板料塑性成形理论及工程解析-第2讲-之4

1一、塑性屈服理论一、塑性屈服理论二、弹塑性本构关系二、弹塑性本构关系三、包辛格效应及强化模型三、包辛格效应及强化模型四、强化模型的应用四、强化模型的应用五、塑性变形行为实验研究五、塑性变形行为实验研究提纲提纲四、强化模型的应用四、强化模型的应用引言引言zz在板料成形过程的数值模拟中，需要精确描述材料变形在板料成形过程的数值模拟中，需要精确描述材料变形行为的本构模型。对于形状较复杂的板料成形件，因在行为的本构模型。对于形状较复杂的板料成形件，因在成形过程中经历复杂的变形，采用现有的各向同性强化成形过程中经历复杂的变形，采用现有的各向同性强化模型难以准确计算板料成形后的应力，因而难以实现板模型难以准确计算板料成形后的应力，因而难以实现板料回弹及成形极限问题的精确预测。料回弹及成形极限问题的精确预测。四、强化模型的应用四、强化模型的应用主要内容主要内容4.14.1强化模型对板料成形回弹的影响强化模型对板料成形回弹的影响4.24.2强化模型对板料成形极限的影响强化模型对板料成形极限的影响4.14.1强化模型对板料成形回弹的影响强化模型对板料成形回弹的影响zz国内张冬娟等采用国内张冬娟等采用AA--FF模型的改进模型，基于模型的改进模型，基于MisesMises、、Hill48Hill48和和Barlat89Barlat89屈服准则，建立了复杂加载路径下屈服准则，建立了复杂加载路径下非线性混合强化材料模型的弹塑性应力应变本构关系。非线性混合强化材料模型的弹塑性应力应变本构关系。分析了屈服准则和强化模型对分析了屈服准则和强化模型对UU型弯曲试验中板料回型弯曲试验中板料回弹量的影响。弹量的影响。¾¾屈服准则屈服准则四、强化模型的应用四、强化模型的应用¾¾强化模型强化模型基于基于MisesMises基于基于Barlat89Barlat89四、强化模型的应用四、强化模型的应用zzChunChun等对等对AA--FF非线性强化模型进行了修改，提出了非线性强化模型进行了修改，提出了ANKANK强化模型。将强化模型。将ANKANK模型嵌入模型嵌入ABAQUSABAQUS有限元软件有限元软件中，对拉延试验进行了模拟。中，对拉延试验进行了模拟。ANKANK模型对拉延试验的模型对拉延试验的模拟比等向强化模型和修改的模拟比等向强化模型和修改的ChabocheChaboche模型更加接模型更加接近试验结果。近试验结果。四、强化模型的应用四、强化模型的应用24.24.2强化模型对板料成形极限的影响强化模型对板料成形极限的影响zz比例加载路径下的比例加载路径下的FLD(FLD(基于基于AA--FF模型模型))swiftswift分散性失稳分散性失稳HillHill集中性失稳集中性失稳-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.20.250.050.10.150.20.250.3应变ε2应变ε1IKM-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.300.10.20.30.40.50.60.7应变ε2应变ε1IKM四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz比例加载路径下的比例加载路径下的FLD(FLD(基于基于AA--FF模型模型))MM--KK凹槽失稳凹槽失稳CC--HH失稳失稳-0.6-0.4-0.200.20.40.60.800.10.20.30.40.50.60.70.80.9应变ε2应变ε1IKM-0.4-0.200.20.40.60.10.20.30.40.50.60.70.8应变ε2应变ε1IKM四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz比例加载路径下比例加载路径下FLSD(AFLSD(A--FF模型模型))分散性失稳分散性失稳HillHill集中性失稳集中性失稳0100200300400500200250300350400450500550应力σ2/MPa应力σ1/MPaIKM0100200300400500600250300350400450500550应力σ2/MPa应力σ1/MPaIKM四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz比例加载路径下比例加载路径下FLSD(AFLSD(A--FF模型模型))MM--KK凹槽失稳理论凹槽失稳理论CC--HH失稳失稳0100200300400500600700250300350400450500550600650700应力σ2/MPa应力σ1/MPaIKM0100200300400500600300350400450500550600650应力σ2/MPa应力σ1/MPaIKM四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz复杂加载路径下基于等向强化模型的复杂加载路径下基于等向强化模型的FLDFLD及及FLSDFLSD-0.20-0.15-0.10-0.050.000.050.100.150.200.250.000.050.100.150.200.250.300.35ε1ε2uniaxialpre-strain0.2uniaxialpre-strain0.1nopre-strainequ-biaxialpre-strain0.1equ-biaxialpre-strain0.201002003004005006000100200300400500σ1(MPa)σ2(MPa)uniaxialpre-strain0.2uniaxialpre-strain0.1nopre-strainequ-biaxialpre-strain0.1equ-biaxialpre-strain0.2分散性失稳准则分散性失稳准则四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz复杂加载路径下基于等向强化模型的复杂加载路径下基于等向强化模型的FLDFLD及及FLSDFLSD-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.00.10.20.30.40.50.60.70.8ε1ε2uniaxialpre-strain0.2uniaxialpre-strain0.1nopre-strainequ-biaxialpre-strain0.1equ-biaxialpre-strain0.201002003004005006000100200300400500600σ1(MPa)σ2(MPa)uniaxialpre-strain0.2uniaxialpre-strain0.1nopre-strainequ-biaxialpre-strain0.1equ-biaxialpre-strain0.2CC--HH失稳失稳四、强化模型的应用四、强化模型的应用3zz复杂加载路径下基于混合强化模型的复杂加载路径下基于混合强化模型的FLDFLD及及FLSDFLSDAA5754AA5754--OO单拉和等双拉预应变下基于单拉和等双拉预应变下基于Yld2000Yld2000--2d2d屈服准则和屈服准则和MM--KK失稳理论失稳理论四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz复杂加载路径下基于混合强化模型的复杂加载路径下基于混合强化模型的FLDFLD及及FLSDFLSDAA6111AA6111--T4T4单拉和等双拉预应变下基于单拉和等双拉预应变下基于Yld2000Yld2000--2d2d屈服准则和屈服准则和MM--KK失稳理论失稳理论四、强化模型的应用四、强化模型的应用zz复杂加载路径下基于混合强化模型的复杂加载路径下基于混合强化模型的FLDFLD及及FLSDFLSDDPsteelDPsteel单拉和等双拉预应变下基于单拉和等双拉预应变下基于Yld2000Yld2000--2d2d屈服准则和屈服准则和MM--KK失稳理论失稳理论四、强化模型的应用四、强化模型的应用小结小结zz强化模型在回弹和成形极限预测中的作用不可忽视，也是强化模型在回弹和成形极限预测中的作用不可忽视，也是目前研究的热点。目前研究的热点。zz目前研究发现，采用等向强化模型很难对板料回弹问题进目前研究发现，采用等向强化模型很难对板料回弹问题进行准确预测，尤其是在加载路径发生变化时。行准确预测，尤其是在加载路径发生变化时。zzAA--FF模型及其改进模型，使用方便且对很多问题都可以给模型及其改进模型，使用方便且对很多问题都可以给出很好的预测结果，因此该模型在回弹预测的应用最为广出很好的预测结果，因此该模型在回弹预测的应用最为广泛，很多有限元软件，如泛，很多有限元软件，如ABAQUSABAQUS、、ANSYSANSYS等都使用了等都使用了该类模型。该类模型。四、强化模型的应用四、强化模型的应用小结小结zz任何一种强化模型不可能对所有问题都适合，很多学者在任何一种强化模型不可能对所有问题都适合，很多学者在研究时都对已有的一些模型进行了修正，以使理论预测和研究时都对已有的一些模型进行了修正，以使理论预测和数值模拟结果更加接近试验数据。数值模拟结果更加接近试验数据。zz强化模型在成形极限预测中的影响研究较少，而且未能达强化模型在成形极限预测中的影响研究较少，而且未能达成一致性的观点。针对研究问题的不同选用已存在的或者成一致性的观点。针对研究问题的不同选用已存在的或者修正以及提出更加贴近实际的强化模型是十分必要的，这修正以及提出更加贴近实际的强化模型是十分必要的，这又需要对板料的屈服强化行为进行进一步理论研究与试验又需要对板料的屈服强化行为进行进一步理论研究与试验验证。验证。四、强化模型的应用四、强化模型的应用