基于dic應(yīng)變測量系統(tǒng)的板料成形能力與變形均化能力評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及金屬板材成形加工領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于Die應(yīng)變測量系統(tǒng)的板 料成形能力與變形均化能力評價方法。
【背景技術(shù)】
[000引成形極限圖（Forming Limit Diagram,化D)是傳統(tǒng)的用于評價金屬板材成形性 能的重要手段，而通過化kazima試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)鋼A與高強(qiáng)鋼B的成形極限曲線（Forming Limit化rveJLC)基本重合，見圖1所示，但是相同試樣形狀及試驗(yàn)條件下，不同應(yīng)力狀態(tài) 下高強(qiáng)鋼B的板料脹形高度（Limit Dome Hei曲t，LDH)均比高強(qiáng)鋼A的大，見圖3所示。板 料的成形極限是材料斷裂前所能達(dá)到的最大的安全應(yīng)變（集中性失穩(wěn)應(yīng)變），代表局部（頸 縮帶）的應(yīng)變水平，不能說明材料整體宏觀的成形能力。因此，僅由FLC來評價板料的成形 能力是不夠的。故需要一種可準(zhǔn)確衡量板料成形性能的評價方法，W指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中零部 件的正確選材。
[0003] 同時，W高強(qiáng)鋼C，高強(qiáng)鋼D及高強(qiáng)鋼E的單向拉伸試驗(yàn)為例，在拉伸過程中，當(dāng)最 大主應(yīng)變達(dá)到0. 04時，截取單拉試樣50mm標(biāo)距段內(nèi)的主應(yīng)變分布，如圖3所示。從圖3可 W明顯看出，相同變形程度下，S種高強(qiáng)鋼中，高強(qiáng)鋼C的變形最均勻，高強(qiáng)鋼D次之，高強(qiáng) 鋼E變形最不均勻。板料變形的均化能力必將影響板料最終的成形性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于Die應(yīng)變測量系 統(tǒng)的板料成形能力與變形均化能力評價方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無法整體評價板料成形 性能的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于Die應(yīng)變測量系統(tǒng)來評價 板料成形能力與變形均化能力的方法，其具體包括W下步驟：
[0006] A.在未變形情況下，將板料的關(guān)屯、變形區(qū)域分成n個子單元，根據(jù)板料受力情況， 所述子單元為一維單元或二維單元；
[0007] B.計算Die應(yīng)變測量系統(tǒng)中每一帖下每個所述子單元變形后的參數(shù)值，當(dāng)所述子 單元為一維單元時，所述參數(shù)值為長度值，當(dāng)所述子單元為二維單元時，所述參數(shù)值為面積 值；
[000引 C.基于Die應(yīng)變測量系統(tǒng)計算各子單元的平均主應(yīng)變；
[0009] D.基于均方差概念，W所述步驟B所得每個單元變形后的參數(shù)值為權(quán)重，計算每 一帖關(guān)屯、區(qū)域的變形均勻程度衡量指標(biāo)；
[0010] E.建立衡量在特定應(yīng)力狀態(tài)下板料的成形能力與變形均化能力的XY坐標(biāo)系，所 述步驟C所得各子單元的平均主應(yīng)變作為X坐標(biāo)，所述步驟D所得變形均勻程度衡量指標(biāo) 作為Y坐標(biāo)。
[0011] 優(yōu)選的，當(dāng)板料在一維受力情況下，計算所述變形均勻程度的具體步驟為：
[0012] a.結(jié)合DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)，進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，板料斷裂前，DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)總 的采樣帖數(shù)為f帖；
[0013] b.對DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，獲得板料表面的全場主應(yīng)變；
[0014] C.在所述采樣帖數(shù)的第一帖中沿板料中屯、對稱軸線繪制一條線段，采用n+1個節(jié) 點(diǎn)將所述線段等分成n個一維單元；
[0015] d.提取所有節(jié)點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變歷史，且將第k帖中第i個節(jié)點(diǎn)在主應(yīng)變標(biāo)記為 卻0);
[0016] e.計算每個所述一維單元變形后的長度，采用W下算法：
[0017] 第i個單元在第k帖的長度為；W) = /〇 * exp (山腳2+如))
[00化]其中，！0=^ l<k</，L。是整個線段的初始長度；
[0019] f.計算每一帖中整個線段的平均主應(yīng)變4(0，采用W下算法：
[0020]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)的板料成形能力與變形均化能力評價方法，其特征在 于，具體包括以下步驟： A. 在未變形情況下，將板料的關(guān)心變形區(qū)域分成n個子單元，根據(jù)板料受力情況，所述 子單元為一維單元或二維單元； B. 計算DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)中每一幀下每個所述子單元變形后的參數(shù)值，當(dāng)所述子單元 為一維單元時，所述參數(shù)值為長度值，當(dāng)所述子單元為二維單元時，所述參數(shù)值為面積值； C. 基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)計算各子單元的平均主應(yīng)變； D. 基于均方差概念，以所述步驟B所得每個單元變形后的參數(shù)值為權(quán)重，計算每一幀 關(guān)心區(qū)域的變形均勻程度衡量指標(biāo)； E. 建立衡量在特定應(yīng)力狀態(tài)下板料的成形能力與變形均化能力的XY坐標(biāo)系，所述步 驟C所得各子單元的平均主應(yīng)變作為X坐標(biāo)，所述步驟D所得變形均勻程度衡量指標(biāo)作為 Y坐標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)的板料成形能力與變形均化能力評價 方法，其特征在于：當(dāng)板料在一維受力情況下，計算所述變形均勻程度的具體步驟為： a. 結(jié)合DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)，進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，板料斷裂前，DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)總的采 樣幀數(shù)為f幀； b. 對DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，獲得板料表面的全場主應(yīng)變； c. 在所述采樣幀數(shù)的第一幀中沿板料中心對稱軸線繪制一條線段，采用n+1個節(jié)點(diǎn)將 所述線段等分成n個一維單元； d. 提取所有節(jié)點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變歷史，且將第k幀中第i個節(jié)點(diǎn)在主應(yīng)變標(biāo)記為#(/〇; e. 計算每個所述一維單元變形后的長度，采用以下算法： 第i個單元在第k幀的長度為：
其中，
1彡i彡n，1彡k彡f，L。是整個線段的初始長度； f. 計算每一幀中整個線段的平均主應(yīng)變ei(fc)，采用以下算法：
g. 基于均方差的概念，在第k幀時的整個線段范圍內(nèi)，變形均勻程度衡量指標(biāo)tf(k)由 以下公式表示：
其中，c表示以各單元變形后的長度為一個權(quán)重，其表達(dá)式如下：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)來評價板料成形能力與變形均化能力 的方法，其特征在于：當(dāng)板料在二維受力情況下，計算所述變形均勻程度的步驟為： a. 結(jié)合DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)，板料斷裂前，DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)總的采樣幀數(shù)為f幀； b. 對DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，獲得板料表面的全場主應(yīng)變和全場次應(yīng) 變； C.在所述采樣幀數(shù)的第一幀中在所述板料的關(guān)心變形區(qū)域放置（m+1)X(n+1)個矩陣 節(jié)點(diǎn)，其中X方向上（m+1)個節(jié)點(diǎn)，Y方向上（n+1)個節(jié)點(diǎn)，各相鄰節(jié)點(diǎn)將關(guān)心變形區(qū)域劃 分成mXn個二維單元； d. 提取所有節(jié)點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變歷史，且將第k幀中（i，j)坐標(biāo)處節(jié)點(diǎn)的主、次應(yīng)變分別 為 4(/c)和^/(/〇: e. 計算每個所述二維單元變形后的面積，采用以下算法：第k幀時（i，j)單元的面積 為
其中，
1彡i彡m，l彡j彡n，l彡k彡f;AQ為關(guān)心變形區(qū)域的初始面積；aQ 為每個二維單元的初始面積； f. 計算每一幀中所述關(guān)心變形區(qū)域的平均主應(yīng)變ei(k)，采用以下算法：
g. 基于均方差的概念，在第k幀關(guān)心變形區(qū)域，變形均勻程度衡量指標(biāo)tf(k)由以下公 式表示：
其中，c表示以每個二維單元的實(shí)時面積為權(quán)重；ay(k)為第k幀時第（i，j)個二維 單元的面積，為第k幀時所有二維單元的平均面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)來評價板料成形能力與變形均化能力 的方法，其特征在于：所述X坐標(biāo)上板料斷裂前一幀所能達(dá)到的平均主應(yīng)變，代表板料的成 形能力水平，記為X值，X值越大板料成形能力越好；Y坐標(biāo)代表某一平均主應(yīng)變下板料的變 形均化能力，記為Y值，Y值越小板料變形均化能力越好。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)來評價板料成形能力與變形均化能力的方法，包括以下步驟：A.在未變形情況下，將板料的關(guān)心變形區(qū)域分成n個子單元；B.計算DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)中每一幀下每個所述子單元變形后的參數(shù)值；C.基于DIC應(yīng)變測量系統(tǒng)計算各子單元的平均主應(yīng)變；D.基于均方差概念，以步驟B所得每個單元變形后的參數(shù)值為權(quán)重，計算每一幀關(guān)心區(qū)域的變形均勻程度衡量指標(biāo)；E.建立衡量在特定應(yīng)力狀態(tài)下板料的成形能力與變形均化能力的XY坐標(biāo)系，所述步驟C所得各子單元的平均主應(yīng)變作為X坐標(biāo)，所述步驟D所得變形均勻程度衡量指標(biāo)作為Y坐標(biāo)。本發(fā)明采用平均主應(yīng)變作為衡量板料的成形能力指標(biāo)，更能準(zhǔn)確、合理地反映板料整體的成形性能，同時增加板料變形均勻程度衡量指標(biāo)可更直觀的反映材料變形的均勻程度，可更全面的說明板料的成形性能。
【IPC分類】G01N3-28
【公開號】CN104568611
【申請?zhí)枴緾N201510009999
【發(fā)明人】閔峻英, 葉又, 康柳根, 張鈴, 林建平, 萬海浪
【申請人】泛亞汽車技術(shù)中心有限公司, 上海通用汽車有限公司, 同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月8日