考虑强度差效应的非对称Drucker屈服模型及实验验证
发布时间：2021-07-03 20:14
基于对称Drucker屈服函数,提出一种非对称屈服模型。依据经典的对称屈服函数非对称化理论,将方向系数引入Cauchy应力张量的第一不变量,通过加权应力项分析拉伸应力与压缩应力之比对屈服轨迹及各向异性的影响。基于薄板成形的平面应力状态假定,得到由两个方向系数以及8个各向异性参数组成的Drucker屈服模型。给出了几种与轧制方向成不同角度的平面拉伸/压缩试样的屈服极限,利用MATLAB优化算法实现了屈服模型方向系数及各向异性参数的标定,并与实验结果进行比对。引入的Drucker屈服模型用来描述金属锆板面内压缩和厚向压缩时的屈服曲面,通过与粘塑性自洽（Visco-Plastic Self-Consistent,VPSC）多晶体模型计算结果进行对比,验证了所提出的模型的有效性。Hill’48,Yld2004-18p及所提出的Drucker屈服模型通过ABAQUS VUMAT子程序实现,并分别用于模拟某圆筒件拉深成形过程,通过对比3种屈服模型的模拟结果与实验结果发现,所提出的Drucker屈服函数能够较好地描述金属的强度差效应。
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(09)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
锆板面内压缩情况下屈服轨迹与VPSC计算结果对比
同理，针对厚向压缩情况，压缩量分别为0.2%、1%、5%、25%和35%情况下采用本文修正的Drucker屈服模型与VPSC计算结果的比较如图2所示，可以发现，在各种初始应变下，本文预测的屈服轨迹与VPSC计算结果吻合较好。表2显示的是厚向压缩优化的Drucker屈服模型各参数值。为了进一步证明本文修正的Drucker屈服模型的准确性，分别选取60%的面内压缩和35%的厚向压缩两种情况进行对比，将模型预测结果与VPSC模型和Yoon2014模型[18]的计算结果进行对比，如图3和图4所示，可见由于方向系数的引进使得本文修正的屈服模型预测精度得以提高。
对某圆筒形拉深件成形过程进行数值模拟，比较分析几种各向异性屈服函数对该筒形件，尤其是法兰区域厚向应变分布的影响。该零件在成形过程中经历了拉伸和压缩应力的作用。对于法兰部分，当压边力不够大时，其主要承受压应力，圆筒件的制耳主要受制于面内的屈服应力和各向异性系数[24]。对于强度差效应显著的材料，面内拉伸和压缩屈服应力分布存在明显差异，考虑强度差效应的非对称Drucker屈服模型用来预测法兰区域厚向应变的分布，并与实验结果进行比对，从而验证其有效性。图4 锆板厚向压缩情况下修正的Drucker模型与VPSC模型和Yoon2014模型计算结果对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]比例/非比例加载路径下5754O汽车用铝合金板各向异性变形行为的精确解析[J]. 王海波,门明良,阎昱,李强,万敏,何东. 机械工程学报. 2018(24)
[2]非理想材料塑性本构关系的研究现状及发展方向[J]. 苑世剑,何祝斌,胡卫龙. 塑性工程学报. 2018(04)
[3]Prediction of Forming Limit Diagrams for Materials with HCP Structure[J]. Sheng-Hua Wu,Nan-Nan Song,Francisco M.Andrade Pires,Abel D.Santos. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(12)
[4]AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究[J]. 石宝东,彭艳,韩宇,刘子龙. 燕山大学学报. 2015(03)
[5]板料屈服行为及强化规律的研究进展[J]. 王文平,刁可山,吴向东,万敏. 机械工程学报. 2013(24)
本文编号：3263272
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(09)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
锆板面内压缩情况下屈服轨迹与VPSC计算结果对比
同理，针对厚向压缩情况，压缩量分别为0.2%、1%、5%、25%和35%情况下采用本文修正的Drucker屈服模型与VPSC计算结果的比较如图2所示，可以发现，在各种初始应变下，本文预测的屈服轨迹与VPSC计算结果吻合较好。表2显示的是厚向压缩优化的Drucker屈服模型各参数值。为了进一步证明本文修正的Drucker屈服模型的准确性，分别选取60%的面内压缩和35%的厚向压缩两种情况进行对比，将模型预测结果与VPSC模型和Yoon2014模型[18]的计算结果进行对比，如图3和图4所示，可见由于方向系数的引进使得本文修正的屈服模型预测精度得以提高。
对某圆筒形拉深件成形过程进行数值模拟，比较分析几种各向异性屈服函数对该筒形件，尤其是法兰区域厚向应变分布的影响。该零件在成形过程中经历了拉伸和压缩应力的作用。对于法兰部分，当压边力不够大时，其主要承受压应力，圆筒件的制耳主要受制于面内的屈服应力和各向异性系数[24]。对于强度差效应显著的材料，面内拉伸和压缩屈服应力分布存在明显差异，考虑强度差效应的非对称Drucker屈服模型用来预测法兰区域厚向应变的分布，并与实验结果进行比对，从而验证其有效性。图4 锆板厚向压缩情况下修正的Drucker模型与VPSC模型和Yoon2014模型计算结果对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]比例/非比例加载路径下5754O汽车用铝合金板各向异性变形行为的精确解析[J]. 王海波,门明良,阎昱,李强,万敏,何东. 机械工程学报. 2018(24)
[2]非理想材料塑性本构关系的研究现状及发展方向[J]. 苑世剑,何祝斌,胡卫龙. 塑性工程学报. 2018(04)
[3]Prediction of Forming Limit Diagrams for Materials with HCP Structure[J]. Sheng-Hua Wu,Nan-Nan Song,Francisco M.Andrade Pires,Abel D.Santos. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(12)
[4]AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究[J]. 石宝东,彭艳,韩宇,刘子龙. 燕山大学学报. 2015(03)
[5]板料屈服行为及强化规律的研究进展[J]. 王文平,刁可山,吴向东,万敏. 机械工程学报. 2013(24)
本文编号：3263272
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3263272.html
