CN113139238B - 基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法 - Google Patents
基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113139238B CN113139238B CN202110474304.1A CN202110474304A CN113139238B CN 113139238 B CN113139238 B CN 113139238B CN 202110474304 A CN202110474304 A CN 202110474304A CN 113139238 B CN113139238 B CN 113139238B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optimization
- strength steel
- model
- constitutive
- stamping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 229910000797 Ultra-high-strength steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法,属于汽车高强度钢冲压回弹计算技术领域,包括以下步骤:设定优化目标以及确定阈值,选取优化参数;基于已有的冲压回弹模型,结合所选取的优化参数,建立新的本构优化模型;利用有限元软件进行U形槽冲压成形仿真分析,并与实际U形槽冲压实验进行对比,计算误差并与阈值比较;校核本构模型,进一步优化参数,重复上述步骤,直至满足阈值;确定优化参数,利用材料本构优化模型对汽车高强度钢冲压件进行回弹仿真。本发明通过以上设计,提高仿真材料的高精度。
Description
技术领域
本发明属于汽车高强度钢冲压回弹计算技术领域,尤其涉及一种基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法。
背景技术
超高强钢因其极为优秀的力学性能和较低的经济成本而成为汽车产业中备受青睐的金属材料。但超高强钢板材在冲压成形时,屈服极限会急剧升高,导致工件产生较大的回弹。当回弹量超过一定界限,就会成为一种缺陷,严重影响工件性能,降低工件寿命。目前针对高强度钢的冲压回弹本构模型,由于材料参数与实际回弹量之间没有明显的线性关系,即忽略了材料性能演化对本构模型非线性的影响,导致模型不能反映某一特定参数对回弹过程的影响,进而导致计算结果与实际出现较大误差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法,解决了现有技术中计算结果精度不高的问题。
为了达到以上目的,本发明采用的技术方案为:
本方案提供一种基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法,包括以下步骤:
S1、设定优化目标以及确定阈值,并选取优化参数;
S2、结合所选取的优化参数,建立材料本构优化模型;
S3、对所述材料本构优化模型进行U形槽冲压成形仿真分析,并将分析结果与实际U形槽冲压实验进行对比,得到误差,并将误差与阈值进行对比;
S4、根据对比结果对材料本构优化模型进行校核,并判断校核结果是否满足阈值,若是,则进入步骤S5,否则,返回步骤S3;
S5、利用所述材料本构优化模型对汽车高强度钢冲压件进行回弹仿真,完成对汽车高强度钢冲压回弹优化。
本发明的有益效果是:本发明通过对冲压回弹模型的修正,获得了汽车高强钢的本构优化模型,能够得到更加精准的冲压回弹预测模型,从而提升对整个冲压回弹工艺的控制和优化。本发明不仅适用于汽车高强钢,对于其他材料的本构模型优化和回弹预测也提供了一种新的方法。
进一步地,所述步骤S1中选取优化参数的表达式如下:
a=B+R-Y
其中,表示相对背应力速率,C表示与材料有关的常数,a表示边界面和屈服面的差值,ε表示应变,np和n*均表示单位化后的张量,表示背应力的Mises模量,γ表示新参量,表示等效塑性应变率,表示塑性变形率,B表示边界面初始大小,R表示边界面等效硬化量,Y表示初始屈服应力材料参数,σ表示柯西应力,a*表示表示相对背应力。
上述进一步方案的有益效果是:引入新参量,通过调节新参量的取值来提高模型精度。
再进一步地,所述步骤S2包括以下步骤:
S201、建立包括新参量的初始材料本构模型,选取材料本构优化模型的汽车高强钢;
S202、对汽车高强钢进行拉伸-压缩实验,得到应力-应变曲线数据;
S203、根据所述应力-应变曲线数据,结合所选取的参数,并利用最小二乘法拟合构建材料本构优化模型。
上述进一步方案的有益效果是:建立起较为精准的汽车高强钢本构模型作为模拟结果的实验对照组。
再进一步地,所述步骤S201中新参量的表达式如下:
其中,γ表示新参量,ε0.2表示屈服时对应的应变,k表示可变参数,ε表示应变,d表示劲缩系数,εb表示抗拉时对应的应变,εfianl表示最终拉断时对应的应变,β表示发生塑性时硬/软化系数。
上述进一步方案的有益效果是:采用新参量的分段数学表达式,进一步提高模型的适用性和准确性。
再进一步地,所述步骤S3中的误差阈值的范围为1-5mm区间。
上述进一步方案的有益效果是:相较于现有模型,新方法有效减小了误差限,提高了冲压回弹模拟的精度。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本实施例中基于ABAQUS软件的U型槽模拟冲压回弹的应力分布图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例
如图1所示,本发明提供了一种基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法,其实现方法如下:
S1、设定优化目标以及确定阈值,并选取优化参数;
本实施例中,冲压回弹时,材料弹性模量为:
冲压回弹时可以屈服面x和边界面X及其分别对应的背应力α、β进行描述:
屈服面和边界面的相对运动量由a*来表示:
a*=a-β (4)
对于边界面的各向同性硬化有:
其中,Rsat为各向同性硬化应力R的饱和值,m为等向硬化率的材料参数。
其中:
a=B+R-Y (9)
在上式中,通过两种钢材的有限实验将γ值取定为0.5,但控制函数实质上反映了材料性能的演化,其非线性系数应该由材料性能决定。因此γ应当为材料参数,而非模型中与材料无关的常量。现通过对超高强钢的γ值进行测定优化,来达到提高精度的目的。
S2、结合所选取的优化参数,建立材料本构优化模型,其实现方法如下:
S201、建立包括新参量的初始材料本构模型,选取材料本构优化模型的汽车高强钢;
S202、对汽车高强钢进行拉伸-压缩实验,得到应力-应变曲线数据;
S203、根据所述应力-应变曲线数据,结合所选取的参数,并利用最小二乘法拟合构建材料本构优化模型。
本实施例中,建立含新参量γ的初始材料本构模型f(σ,ε)选取需要建立模型的汽车高强钢,进行拉伸-压缩实验,得到应力-应变曲线数据。通过最小二乘法拟合建立实验应力-应变本构模型,具体如下所示,并带入以上模型中进行计算描述:
其中,ε为应变;ε0.2为屈服时对应的应变;εb为抗拉时对应的应变;εfianl为最终拉断时对应的应变;β为发生塑性时硬/软化系数;d为劲缩系数。综上,方程(12)-(14)带入相对背应力速率即为本构优化模型
S3、对所述材料本构优化模型进行U形槽冲压成形仿真分析,并将分析结果与实际U形槽冲压实验进行对比,得到误差,并将误差与阈值进行对比;
S4、根据对比结果对材料本构优化模型进行校核,并判断校核结果是否满足阈值,若是,则进入步骤S5,否则,返回步骤S3;
S5、利用所述材料本构优化模型对汽车高强度钢冲压件进行回弹仿真,完成对汽车高强度钢冲压回弹优化。
本实施例中,设定回弹量优化目标,使得仿真回弹与实际回弹结果绝对误差控制在1-5mm的区间内。鉴于一般钢材的γ值约为0.5,选取γ的值介于0.40-0.60,采取间隔一定步长后取值代入的方法,逐一与实验组进行对比,校核本构模型。若不满足,则重复以上步骤,直到最终参数满足绝对误差达到优化目标。利用修正后、满足仿真精度的材料本构模型对汽车高强度钢冲压件进行回弹仿真,得到准确的结果。
本发明通过对冲压回弹模型的修正,获得了汽车高强钢的材料本构优化模型,能够得到更加精准的冲压回弹预测模型,从而提升对整个冲压回弹工艺的控制和优化。本发明不仅适用于汽车高强钢,对于其他材料的本构模型优化和回弹预测也提供了一种新的方法。
Claims (2)
1.基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、设定优化目标以及确定阈值,并选取优化参数;
S2、结合所选取的优化参数,建立材料本构优化模型;
S3、对所述材料本构优化模型进行U形槽冲压成形仿真分析,并将分析结果与实际U形槽冲压实验进行对比,得到误差,并将误差与阈值进行对比;
S4、根据对比结果对材料本构优化模型进行校核,并判断校核结果是否满足误差阈值,若是,则进入步骤S5,否则,返回步骤S3;
S5、利用所述材料本构优化模型对汽车高强度钢冲压件进行回弹仿真,完成对汽车高强度钢冲压回弹优化;
所述步骤S1中选取优化参数的表达式如下:
a=B+R-Y
其中,表示相对背应力速率,C表示与材料有关的常数,a表示边界面和屈服面的差值,ε表示应变,np和n*均表示单位化后的张量,表示背应力的Mises模量,γ表示新参量,表示等效塑性应变率,表示塑性变形率,B表示边界面初始大小,R表示边界面等效硬化量,Y表示初始屈服应力材料参数,σ表示柯西应力,a*表示相对背应力;
所述步骤S2包括以下步骤:
S201、建立包括新参量的初始材料本构模型,选取材料本构优化模型的汽车高强钢;
S202、对汽车高强钢进行拉伸-压缩实验,得到应力-应变曲线数据;
S203、根据所述应力-应变曲线数据,结合所选取的参数,并利用最小二乘法拟合构建材料本构优化模型;
所述步骤S201中新参量的表达式如下:
其中,γ表示新参量,ε0.2表示屈服时对应的应变,k表示可变参数,ε表示应变,d表示劲缩系数,εb表示抗拉时对应的应变,εfianl表示最终拉断时对应的应变,β表示发生塑性时硬/软化系数。
2.根据权利要求1所述的基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法,其特征在于,所述步骤S4中的误差阈值为1-5mm区间。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110474304.1A CN113139238B (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110474304.1A CN113139238B (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113139238A CN113139238A (zh) | 2021-07-20 |
CN113139238B true CN113139238B (zh) | 2022-09-27 |
Family
ID=76816429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110474304.1A Active CN113139238B (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113139238B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101908090A (zh) * | 2010-08-18 | 2010-12-08 | 湖南大学 | 基于响应函数的空间映射的冲压成形优化方法 |
JP2018004261A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 引張特性の推定方法 |
CN111399442A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-10 | 首钢集团有限公司 | 一种板材冲压回弹的控制方法及控制装置 |
CN111860993A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-30 | 中国石油大学(华东) | 一种考虑残余应力演化的焊接接头疲劳寿命预测方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4313890B2 (ja) * | 1999-04-28 | 2009-08-12 | トヨタ自動車株式会社 | スプリングバック量予測方法 |
JP6060591B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2017-01-18 | Jfeスチール株式会社 | プレス成形品のスプリングバック要因特定方法および装置 |
JP5582211B1 (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-03 | Jfeスチール株式会社 | 応力−ひずみ関係シミュレート方法、スプリングバック量予測方法およびスプリングバック解析装置 |
CN103605830B (zh) * | 2013-10-19 | 2017-02-08 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种gh4169材料辊轧模拟用本构模型的建立方法 |
CN107290216A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-10-24 | 南京理工大学 | 一种316l不锈钢棘轮效应的预测方法 |
CN107908917B (zh) * | 2017-12-29 | 2020-05-05 | 清华大学 | 一种高强板冲压成形回弹预测方法 |
CN108920739B (zh) * | 2018-04-27 | 2022-05-10 | 天津大学 | 一种考虑损伤累积效应的材料本构模型数值分析方法 |
CN108931448B (zh) * | 2018-05-07 | 2021-08-10 | 华南理工大学 | 一种高铬钢材料热力学响应及疲劳-蠕变损伤的预测方法 |
CN110793853B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-05-18 | 西安电子科技大学 | 基于基本力学参量的拉扭稳态循环应力应变建模方法 |
-
2021
- 2021-04-29 CN CN202110474304.1A patent/CN113139238B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101908090A (zh) * | 2010-08-18 | 2010-12-08 | 湖南大学 | 基于响应函数的空间映射的冲压成形优化方法 |
JP2018004261A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 引張特性の推定方法 |
CN111399442A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-10 | 首钢集团有限公司 | 一种板材冲压回弹的控制方法及控制装置 |
CN111860993A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-30 | 中国石油大学(华东) | 一种考虑残余应力演化的焊接接头疲劳寿命预测方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
材料性能波动对板材折弯回弹的影响规律研究;张学广等;《航空制造技术》;20180915(第18期);48-52+66 * |
高强钢材料性能对汽车零件扭曲回弹的影响;吴磊等;《塑性工程学报》;20090628(第03期);13-17 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113139238A (zh) | 2021-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107908917B (zh) | 一种高强板冲压成形回弹预测方法 | |
EP2062663B1 (en) | Shape defect factor identification method, device, and program | |
KR100948035B1 (ko) | 인장시험과 유한요소법을 이용한 고 변형률에 대한 진변형률-진응력 곡선의 획득 방법 및 이를 이용한 인장 시험기 | |
CN110211645B (zh) | 微观-宏观尺度钣金成形工艺模型的损伤与疲劳寿命评估方法 | |
JP5866892B2 (ja) | 応力−歪み関係評価方法およびスプリングバック量予測方法 | |
CN109635385B (zh) | 一种综合考虑疲劳强度影响因素的零部件寿命预测方法 | |
CN110631908A (zh) | 一种岩石单轴压缩全过程蠕变损伤模型的构建方法 | |
CN105697625B (zh) | 端部非等构的少片抛物线型等应力钢板弹簧的设计方法 | |
JP6547763B2 (ja) | スプリングバック量予測方法 | |
CN113987684A (zh) | 基于sn曲线的随机应力载荷谱分级方法、***和存储介质 | |
KR20150040790A (ko) | 성형 강판 패널들의 스냅-스루 좌굴 예측 시스템 및 방법 | |
CN111721787A (zh) | 基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法 | |
CN113139238B (zh) | 基于材料本构优化模型的汽车高强度钢冲压回弹优化方法 | |
JP6149843B2 (ja) | プレス成形品の形状矯正解析方法及び装置、プレス成形品の形状矯正方法 | |
JP5919782B2 (ja) | 耐デント性評価方法 | |
JP2011183417A (ja) | スプリングバック安定性評価方法 | |
CN114970237B (zh) | 一种提升稳定杆***疲劳耐久仿真精度的方法 | |
CN111859721A (zh) | 一种汽车下摆臂优化设计方法 | |
JP5254109B2 (ja) | 決め押し解析方法、プログラム、記憶媒体、及び、決め押し解析装置 | |
CN114462266A (zh) | 一种钽合金双曲面构件冷挤压回弹预测模型构建方法 | |
KR20190066628A (ko) | 소부 처리 성형품의 강도 추정 방법 | |
CN110990977A (zh) | 一种基于能量法的机械零部件疲劳寿命的确定方法 | |
US6823740B1 (en) | Method of selecting a critical plane for multi-event fatigue life prediction | |
JP6531931B1 (ja) | プレス成形方法、剛性向上位置特定方法およびプレス成形システム | |
JP7529069B1 (ja) | プレス成形シミュレーション解析方法、装置及びプログラム、並びにプレス成形品の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |