一种超高强度钢的热成形瞬态成形极限的模拟预测方法

摘要

本发明公开了一种超高强度钢的热成形瞬态成形极限的模拟预测方法，包括如下步骤：确定稳态平衡条件下材料本构模型；在稳态条件下基于材质不匀沟槽假设的集中性失稳理论确定热成形极限模型，其中稳态条件下的热成形极限模型中将采用确定的稳态平衡条件下的板料本构模型；运用所述热成形极限模型进行瞬态工艺条件下热成形极限的模拟预测。

主权项

一种热成形工艺瞬态成形极限的模拟预测方法，包括如下步骤：步骤1：确定稳态平衡条件下材料本构模型，包括在稳态条件下进行热成形板料高温单轴拉伸实验，获得热成形材料各向异性和流动应力的参数；定义相关屈服准则和硬化模型，通过上述参数回归计算材料本构模型的参数，参数拟合是以本构模型预测的结果与实验数据误差最小为目标，本质上是一个最小化优化问题，所述屈服准则为BBC2005准则，该准则为高阶各向异性屈服函数，其中对处于高温均匀奥氏体状态板料，厚向异性系数采用温度相关的逻辑斯蒂方程描述，其等效应力定义为：$\bar{\sigma }={[a{(\Lambda +\Gamma )}^{2k}+a{(\Lambda -\Gamma )}^{2k}+b{(\Lambda +\Psi )}^{2k}+b{(\Lambda -\Psi )}^{2k}]}^{1/2k}$式中Г＝Lσ₁₁+Mσ₂₂$\Lambda =\sqrt{{({\mathrm{N\sigma }}_{11}-{\mathrm{P\sigma }}_{22})}^2+{\sigma }_{12}{\sigma }_{21}}$$\Psi =\sqrt{{({\mathrm{Q\sigma }}_{11}-{\mathrm{R\sigma }}_{22})}^2+{\sigma }_{12}{\sigma }_{21}}$其中a,b,L,M,N,P,Q和R为各向异性参数，k是材料晶格相关的参数，面心立方晶体k＝3，体心立方晶体k＝4；由于热成形中奥氏体态下的板料忽略其面内各向异性，因而确定L＝M＝N＝P＝Q＝R＝1/2，a＝1/(1+r),b＝r/(1+r)，其中r为厚向异性系数，由单向拉伸实验中板料的横向应变与厚向应变的比值计算；所述硬化模型为基于微观特征长度相关的内变量演变的唯象本构模型；步骤2：在稳态条件下基于材质不匀沟槽假设的集中性失稳理论确定热成形极限模型，其中稳态条件下的热成形极限模型中将采用确定的稳态平衡条件下的板料本构模型，包括通过平面应变条件下的实验结果确定所述热成形极限模型的系数；步骤3：运用所述热成形极限模型进行瞬态工艺条件下热成形极限的模拟预测，模拟预测用于预测瞬态非平衡条件下的热成形极限，虽然冷却速度是恒定的，但对不同应变路径其达到临界应变状态的时间不同，导致最终温度不同，因此在瞬态成形极限曲线上，需要标注对应不同应变路径在达到临界应变状态时的最终温度。