CN110851964A - 一种钢板fld0确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢板FLD0确定方法，包括以下步骤：步骤S1：建立杯突模具的样品模型，通过仿真软件设置压边力、拉延筋强度、摩擦系数和冲压速度，进行刚模胀形仿真试验；步骤S2：所述样品模型上设置第一观测点和第二观测点，所述第一观测点和第二观测点均位于样品模型的宽边中间位置，所述第一观测点位于所述样品模型的长边的3/8处，所述第二观测点位于所述样品模型的长边的5/8处；步骤S3：所述第一观测点和第二观测点检测网格减薄率是否达到设定阈值，若是则记录当前主应变值和次应变值；步骤S4：所述主应变值和次应变值代入应变值公式，计算得出平面应变处主应变FLD0的数值。与现有技术相比，本发明具有适用于超低碳钢、降低成本、节省时间等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定方法，尤其是涉及一种钢板FLD0确定方法。
背景技术
自19世纪60年代Keeler和Goodwin以试验方法建立金属薄板成形极限曲线FLC以来，FLC一直广泛用于薄板成形分析，是成形选材的关键指标。
试验获得FLC一般根据GB/T 15825.8《金属薄板成形性能与测试方法-成形极限图FLD测定指南》，但容易受试验条件和人为因数的影响，而且不同牌号的钢板甚至同一牌号不同批次钢板的FLC也不相同。由于试验方法获得FLC耗钱费时，人们常用经验公式或预测模型替代试验方法而获得FLC，达到事半功倍的效果。
20世纪80年代，北美钢厂通过对不同钢板FLC研究，认为钢板的FLC的形状基本相似，主要差异在平面应变处主应变FLD0的数值。
Keeler公式是广为人知和使用的经验公式，其主要与钢板的厚度和n值相关，但只限于低碳钢和低合金钢中使用，而超低碳钢不适用；Arcelor V9经验公式主要与钢板的厚度、垂直轧制方向的力学性能有关，包括均匀延伸率、抗拉强度和r值，该经验公式对钢板的性能要强求为：抗拉强度在260-1500MPa，厚度在0.5-3.5mm，r值在0.6-3之间。
中国专利CN103424318A公开了一种通过确定通过CAE仿真和试验确定FLD0，再经Keeler经验公式拟合得到FLC的方法，但该方法还是需要试验步骤，整体较为繁琐和费时。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的步骤繁琐费时、不适用于超低碳钢的缺陷而提供一种钢板FLD0确定方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种钢板FLD0确定方法，包括以下步骤：
步骤S1：建立杯突模具的样品模型，通过仿真软件设置压边力、拉延筋强度、摩擦系数和冲压速度，进行刚模胀形仿真试验；
步骤S2：所述样品模型上设置第一观测点和第二观测点，所述第一观测点和第二观测点均位于所述样品模型的宽边中间位置，所述第一观测点位于所述样品模型的长边的3/8处，所述第二观测点位于所述样品模型的长边的5/8处；
步骤S3：所述第一观测点和第二观测点中任一观测点检测网格减薄率是否达到设定阈值，若是则记录当前主应变值和次应变值；
步骤S4：所述主应变值和次应变值代入应变值公式，计算得出平面应变处主应变FLD0的数值。
所述应变值公式具体为：
其中，y为主应变值，x为次应变值，
为塑性应变比加权均值，k为比例系数。
所述比例系数k在塑性应变比各向异性度Δr小于0.3时取值为0.9，在塑性应变比各向异性度Δr大于或等于0.3时取值为1。
所述网格减薄率的设定阈值为0.2。
所述摩擦系数的取值区间为0.1-0.13，所述拉延筋强度的取值区间为0.5-0.9。
所述冲压速度设置在2mm/s到50mm/s。
所述杯突模具的凸模为直径100mm的圆柱形球头。
钢板厚度小于3mm，当所述钢板厚度小于1mm时，所述杯突模具的凹模的内孔直径为102mm，当所述钢板厚度在1-3mm之间时所述杯突模具的凹模的内孔直径为106mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明只需记录仿真过程中主应变值和次应变值即可计算出FLD0，操作步骤简单，适用于超低碳钢。
2.本发明在仿真参数设定完成之后进行一次试验即可，同时仅在3/8和5/8的位置设置观测点，与现有技术中需要多次测量的方法相比降低了成本，节省了大量时间。
3.本发明样品模型凹模的内孔直径根据钢板厚度进行设定，适用于多种不同厚度的钢板，设定阙值0.2使计算结果与经验公式的结果更为接近，提高了测量精度，减小了误差。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明样品模型上观测点的示意图；
图3为本发明实施例样品模型尺寸的示意图；
图4为本发明实施例多种钢材FLD0计算结果的示意图。
附图标记：
1-第一观测点；2-第二观测点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种钢板FLD0确定方法，包括以下步骤：
步骤S1：建立杯突模具的样品模型，通过仿真软件设置压边力、拉延筋强度、摩擦系数和冲压速度，进行刚模胀形仿真试验；
步骤S2：如图2所示，样品模型上设置第一观测点和第二观测点，第一观测点和第二观测点均位于样品模型的宽边中间位置，第一观测点位于样品模型的长边的3/8处，第二观测点位于样品模型的长边的5/8处；
步骤S3：第一观测点和第二观测点中任一观测点检测网格减薄率是否达到设定阈值，若是则记录当前主应变值和次应变值；
步骤S4：主应变值和次应变值代入应变值公式，计算得出平面应变处主应变FLD0的数值。
应变值公式具体为：
其中，y为主应变值，x为次应变值，
为塑性应变比加权均值，k为比例系数。
比例系数k在塑性应变比各向异性度Δr小于0.3时取值为0.9，在塑性应变比各向异性度Δr大于或等于0.3时取值为1。
网格减薄率的设定阈值为0.2。
摩擦系数的取值区间为0.1-0.13，拉延筋强度的取值区间为0.5-0.9。
冲压速度设置在2mm/s到50mm/s。
其他类型的超低温钢包括深冲钢、特深冲钢、超深冲钢、高强IF钢和烘烤硬化钢按本发明的计算结果如图4，当网格减薄率的设定阈值为0.2时近似于ArcelorV9经验公式的结果，误差率最低。
实施例一
以厚度为1.2mm的HC220BD+Z钢材作为试验钢材，具体材料性能参数如表2所示：
表2 HC220BD+Z材料性能参数
如图3所示，设置杯突模具的凸模为直径100mm的圆柱形球头，凹模内孔直径为106mm，压边力设置为200KN，拉延筋强度设置在0.5-0.9之间，摩擦系数设置在0.1-0.13之间，冲压速度设置在2-50mm/s。
Autoform的仿真参数如表1所示：
表1 Autoform仿真参数
| 参数 | 设定值 |
| 最大细化级别 | 10 |
| 主元素大小 | 20.00mm |
| 初始细分级别 | 1/4 |
| 绘图元件类型 | EPS-11 |
观测点检测到网格减薄率为0.2时，记录主应变值y＝0.208和次应变值x＝0.017，代入应变值公式得到FLD0＝0.319，与Keeler公式、Arcelor V9经验公式的比较结果如表3所示：
表3 FLD0结果比较表
与Keeler公式的误差率为8％，与Arcelor V9经验公式的误差率为1％，误差率在可接受范围之内。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等小变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：建立杯突模具的样品模型，通过仿真软件设置压边力、拉延筋强度、摩擦系数和冲压速度，进行刚模胀形仿真试验；
步骤S2：所述样品模型上设置第一观测点和第二观测点，所述第一观测点和第二观测点均位于所述样品模型的宽边中间位置，所述第一观测点位于所述样品模型的长边的3/8处，所述第二观测点位于所述样品模型的长边的5/8处；
步骤S3：所述第一观测点和第二观测点中任一观测点检测网格减薄率是否达到设定阈值，若是则记录当前主应变值和次应变值；
步骤S4：所述主应变值和次应变值代入应变值公式，计算得出平面应变处主应变FLD0的数值。
2.根据权利要求1所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，所述应变值公式具体为：
其中，y为主应变值，x为次应变值，
为塑性应变比加权均值，k为比例系数。
3.根据权利要求2所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，所述比例系数k在各向异性度塑性应变比各向异性度Δr小于0.3时取值为0.9，在塑性应变比各向异性度Δr大于或等于0.3时取值为1。
4.根据权利要求1所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，所述网格减薄率的设定阈值为0.2。
5.根据权利要求1所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，所述摩擦系数的取值区间为0.1-0.13，拉延筋强度的取值区间为0.5-0.9。
6.根据权利要求1所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，所述冲压速度设置在2mm/s到50mm/s。
7.根据权利要求1所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，所述杯突模具的凸模为直径100mm的圆柱形球头。
8.根据权利要求1所述的一种钢板FLD0确定方法，其特征在于，钢板厚度小于3mm，当所述钢板厚度小于1mm时，所述杯突模具的凹模的内孔直径为102mm，当所述钢板厚度在1-3mm之间时所述杯突模具的凹模的内孔直径为106mm。
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