车用钢板材料硬化模型的适用性
发布时间：2021-01-21 13:33
以DX56D+Z、HC220BD+Z、HC420LA、HC420/780DP汽车钢板为研究材料,分别使用Ludwik、Swift、Hockett-Sherby、Voce、Swift-Hockett-Sherby和Swift-Voce硬化模型对单向拉伸试验获取的流动应力和塑性应变进行拟合,对比分析了6种硬化模型的拟合精度;以HC420/780DP钢板为例,分析了6种硬化模型对大应变范围（颈缩点后）内流动应力的拟合效果。结果表明:在塑性变形阶段,Hockett-Sherby硬化模型所描述的流动应力增长方式与试验结果最为接近,拟合的流动应力与实测结果的重合度最高;采用6种硬化模型外推得到HC420/780DP钢在大应变范围内流动应力的差异较大,Swift-Hockett-Sherby和Swift-Voce混合模型拟合自由度更高,拟合效果更好。
【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
4种试验钢的显微组织
试验测得4种试验钢的工程应力-应变曲线见图2(a），将屈服点至颈缩点间的工程应力、工程应变代入式（1）和式（2），得到的真应力-塑性应变曲线见图2(b）。2 常用硬化模型介绍
采用上述6种硬化模型对图2中的真应力-塑性应变数据进行拟合，拟合结果见图3，拟合相关系数见表2。由图3可以看出：在塑性变形初期（塑性应变在0～0.075范围内），Ludwik和Swift硬化模型拟合得到的流动应力与实测数据点之间的误差比其他4种硬化模型的大。对于DX56D+Z钢板，当塑性应变在0.10～0.15之间时，6种硬化模型拟合得到的流动应力与实测数据的重合度均较高；在颈缩前（塑性应变在0.20～0.22之间），HockettSherby硬化模型和Swift-Voce混合硬化模型的拟合结果几乎和实测数据重合，但Voce和Swift硬化模型的拟合结果偏离实测数据较大。这是因为Swift硬化模型是非饱和模型，其拟合流动应力随着应变的增加会持续快速增大，最终远超实际应力；Voce硬化模型是饱和模型，其拟合流动应力随着应变的增加会趋近于抗拉强度但低于实际应力。对于HC220BD+Z钢板，当塑性应变在0.09～0.14之间时，6种硬化模型拟合出的流动应力与实测数据的重合度均较高；在颈缩前（塑性应变在0.17～0.18之间），Hockett-Sherby硬化模型拟合结果与实测数据重合度最高，Ludwik硬化模型拟合结果则偏离实测数据较大，Swift-Hockett-Sherby和SwiftVoce混合硬化模型的拟合精度相差不大。对于HC420LA钢，在颈缩前（塑性应变在0.11～0.12之间），Hockett-Sherby硬化模型拟合结果与实测数据的重合度最高，Ludwik和Swift硬化模型的拟合结果则偏离实测数据较远，Voce硬化模型、SwiftHockett-Sherby混合模型和Swift-Voce混合模型的拟合精度相差不大，其中Voce硬化模型拟合得到的流动应力基本达到饱和状态。对于HC420/780DP钢板，在颈缩前（塑性应变在0.11～0.12之间），Hockett-Sherby硬化模型和Swift-HockettSherby混合模型拟合得到的流动应力与实测数据最为接近，Swift和Voce模型拟合结果偏离实测数据最远；Swift和Ludwik非饱和硬化模型拟合得到的流动应力随应变的增加逐渐增大，并且Swift硬化模型的流动应力增加速率高于Ludwik硬化模型的；Voce饱和硬化模型拟合得到的流动应力在塑性应变为0.1时基本达到饱和状态，Hockett-Sherby饱和硬化模型拟合得到的流动应力饱和速率低于Voce饱和硬化模型的。由表2可以看出，6种硬化模型的拟合相关系数R2均高于0.98，说明6种硬化模型在一定程度上都可以描述材料在塑性变形段的流动应力。其中，Hockett-Sherby硬化模型、Swift-Hockett-Sherby混合硬化模型和Swift-Voce混合硬化模型的拟合精度较高，适用于4种试验钢，尤其是Hockett-Sherby模型，其描述的流动应力增长趋势与实际最为接近。
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性材料流动应力模型研究[J]. 刘国承,王超,宋燕利,薛鹏举. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]IF钢硬化模型试验[J]. 程超,牛超,陈新平. 精密成形工程. 2017(06)
[3]不同硬化模型对铝合金板冲压成形模拟结果的影响[J]. 金飞翔,钟志平,李凤娇,孟辉. 机械工程学报. 2017(22)
[4]Determination of Flow Curve and Plastic Anisotropy of Medium-thick Metal Plate:Experiments and Inverse Analysis[J]. Xin-cun ZHUANG,Hua XIANG,Tao WANG,Zhen ZHAO,Tan LI. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(06)
[5]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震. 模具技术. 2009(05)
本文编号：2991258
【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
4种试验钢的显微组织
试验测得4种试验钢的工程应力-应变曲线见图2(a），将屈服点至颈缩点间的工程应力、工程应变代入式（1）和式（2），得到的真应力-塑性应变曲线见图2(b）。2 常用硬化模型介绍
采用上述6种硬化模型对图2中的真应力-塑性应变数据进行拟合，拟合结果见图3，拟合相关系数见表2。由图3可以看出：在塑性变形初期（塑性应变在0～0.075范围内），Ludwik和Swift硬化模型拟合得到的流动应力与实测数据点之间的误差比其他4种硬化模型的大。对于DX56D+Z钢板，当塑性应变在0.10～0.15之间时，6种硬化模型拟合得到的流动应力与实测数据的重合度均较高；在颈缩前（塑性应变在0.20～0.22之间），HockettSherby硬化模型和Swift-Voce混合硬化模型的拟合结果几乎和实测数据重合，但Voce和Swift硬化模型的拟合结果偏离实测数据较大。这是因为Swift硬化模型是非饱和模型，其拟合流动应力随着应变的增加会持续快速增大，最终远超实际应力；Voce硬化模型是饱和模型，其拟合流动应力随着应变的增加会趋近于抗拉强度但低于实际应力。对于HC220BD+Z钢板，当塑性应变在0.09～0.14之间时，6种硬化模型拟合出的流动应力与实测数据的重合度均较高；在颈缩前（塑性应变在0.17～0.18之间），Hockett-Sherby硬化模型拟合结果与实测数据重合度最高，Ludwik硬化模型拟合结果则偏离实测数据较大，Swift-Hockett-Sherby和SwiftVoce混合硬化模型的拟合精度相差不大。对于HC420LA钢，在颈缩前（塑性应变在0.11～0.12之间），Hockett-Sherby硬化模型拟合结果与实测数据的重合度最高，Ludwik和Swift硬化模型的拟合结果则偏离实测数据较远，Voce硬化模型、SwiftHockett-Sherby混合模型和Swift-Voce混合模型的拟合精度相差不大，其中Voce硬化模型拟合得到的流动应力基本达到饱和状态。对于HC420/780DP钢板，在颈缩前（塑性应变在0.11～0.12之间），Hockett-Sherby硬化模型和Swift-HockettSherby混合模型拟合得到的流动应力与实测数据最为接近，Swift和Voce模型拟合结果偏离实测数据最远；Swift和Ludwik非饱和硬化模型拟合得到的流动应力随应变的增加逐渐增大，并且Swift硬化模型的流动应力增加速率高于Ludwik硬化模型的；Voce饱和硬化模型拟合得到的流动应力在塑性应变为0.1时基本达到饱和状态，Hockett-Sherby饱和硬化模型拟合得到的流动应力饱和速率低于Voce饱和硬化模型的。由表2可以看出，6种硬化模型的拟合相关系数R2均高于0.98，说明6种硬化模型在一定程度上都可以描述材料在塑性变形段的流动应力。其中，Hockett-Sherby硬化模型、Swift-Hockett-Sherby混合硬化模型和Swift-Voce混合硬化模型的拟合精度较高，适用于4种试验钢，尤其是Hockett-Sherby模型，其描述的流动应力增长趋势与实际最为接近。
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性材料流动应力模型研究[J]. 刘国承,王超,宋燕利,薛鹏举. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]IF钢硬化模型试验[J]. 程超,牛超,陈新平. 精密成形工程. 2017(06)
[3]不同硬化模型对铝合金板冲压成形模拟结果的影响[J]. 金飞翔,钟志平,李凤娇,孟辉. 机械工程学报. 2017(22)
[4]Determination of Flow Curve and Plastic Anisotropy of Medium-thick Metal Plate:Experiments and Inverse Analysis[J]. Xin-cun ZHUANG,Hua XIANG,Tao WANG,Zhen ZHAO,Tan LI. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(06)
[5]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震. 模具技术. 2009(05)
本文编号：2991258
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