基于Lemaitre韧性断裂准则的1060铝板成形极限研究

发布时间：2019-11-07 23:46

【摘要】：针对成形极限曲线的测定需建立在大量实验基础上,耗时耗材,且需要特定的成形实验机才能完成的不足,采用韧性断裂准则与数值模拟相结合来预测。建立测定成形极限曲线的有限元分析模型,对不同尺寸1060铝板试样成形过程进行数值模拟与分析,并采用Lemaitre韧性断裂准则作为板料破裂与否的判据,找出破裂极限应变值,拟合成形极限曲线;为验证提出方法的正确性,采用实验方法制作1060铝板成形极限曲线,并将其与模拟得到的曲线进行对比,两曲线走向基本一致,有较好的吻合度,表明该方法能够应用于成形极限曲线的预测。
【图文】：

试样尺寸

的常数，由实验获得;I为积分值，I＞1零件破裂，I＜1零件安全。采用实验法对常数进行确定，即根据韧性断裂准则中材料参数的个数，设计实验得到相应个数的断裂极限应变点，建立方程就能确定相应的材料常数。本文采用单向拉伸实验和平面应变实验来获取材料常数C、P值［4］。获取得到的材料常数值分别为C=0.04731，P=0.57015。2基于数值模拟的板料成形极限曲线的获取2.1模拟条件借助Dynaform软件对成形过程进行数值模拟，图2不同试样尺寸(a)宽度为30mm(b)宽度为50mm(c)宽度为80mm(d)宽度为100mm(e)宽度为120mm(f)直径为Φ160mmFig.2Dismensionsofdifferentspecimens(a)Specimenwidthof30mm(b)Specimenwidthof50mm(c)Specimenwidthof80mm(d)Specimenwidthof100mm(e)Specimenwidthof120mm(f)DiameterofΦ160mm设计成形模具如图1所示。模拟中采用边长为2mm的BT单元对板料进行划分，板料采用3参数Barlat材料屈服模型及幂指数硬化模型，材料为1060铝板，厚度为1mm。为更加真实的模拟实际情况，模拟中设置凹模不动，压边圈向下以恒定压边力作用在板料上。成形中定义凸模运动速度为5000mm·s－1［5］。为获得尽可能多且全面覆盖整个成形区域的极限应变点，设计了不同宽度的试样来实现板料在不同应变路径下的破裂，设计的试样尺寸如图2所示。图1成形模具图Fig.1Modelofformingdie2.2模拟结果分析不同试样成形时的应变路径如图3所示。由图3可知，随着板料宽度的增加，应变路径逐渐由拉－压变形向拉－拉变形转变，基本能覆盖整个应变区域，表明实验中板料尺寸的设计合理可行。采用Lemaitre韧性断裂准则判断板料上各点是否破裂，将模拟得到的各点的应变值带入成形极限预测软件中，若损伤值I＞1，该点破裂;若损伤值150锻压?

成形模具

捎玫ハ蚶酈焓笛楹推矫嬗Ρ涫笛槔椿袢?材料常数C、P值［4］。获取得到的材料常数值分别为C=0.04731，P=0.57015。2基于数值模拟的板料成形极限曲线的获取2.1模拟条件借助Dynaform软件对成形过程进行数值模拟，图2不同试样尺寸(a)宽度为30mm(b)宽度为50mm(c)宽度为80mm(d)宽度为100mm(e)宽度为120mm(f)直径为Φ160mmFig.2Dismensionsofdifferentspecimens(a)Specimenwidthof30mm(b)Specimenwidthof50mm(c)Specimenwidthof80mm(d)Specimenwidthof100mm(e)Specimenwidthof120mm(f)DiameterofΦ160mm设计成形模具如图1所示。模拟中采用边长为2mm的BT单元对板料进行划分，板料采用3参数Barlat材料屈服模型及幂指数硬化模型，材料为1060铝板，厚度为1mm。为更加真实的模拟实际情况，模拟中设置凹模不动，压边圈向下以恒定压边力作用在板料上。成形中定义凸模运动速度为5000mm·s－1［5］。为获得尽可能多且全面覆盖整个成形区域的极限应变点，设计了不同宽度的试样来实现板料在不同应变路径下的破裂，设计的试样尺寸如图2所示。图1成形模具图Fig.1Modelofformingdie2.2模拟结果分析不同试样成形时的应变路径如图3所示。由图3可知，，随着板料宽度的增加，应变路径逐渐由拉－压变形向拉－拉变形转变，基本能覆盖整个应变区域，表明实验中板料尺寸的设计合理可行。采用Lemaitre韧性断裂准则判断板料上各点是否破裂，将模拟得到的各点的应变值带入成形极限预测软件中，若损伤值I＞1，该点破裂;若损伤值150锻压技术第42卷

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