基于dic应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及金属板材成形加工领域，特别是设及一种基于Die应变测量系统的板 料成形能力与变形均化能力评价方法。
【背景技术】
[000引成形极限图（Forming Limit Diagram,化D)是传统的用于评价金属板材成形性 能的重要手段，而通过化kazima试验发现，高强钢A与高强钢B的成形极限曲线（Forming Limit化rveJLC)基本重合，见图1所示，但是相同试样形状及试验条件下，不同应力状态 下高强钢B的板料胀形高度（Limit Dome Hei曲t，LDH)均比高强钢A的大，见图3所示。板 料的成形极限是材料断裂前所能达到的最大的安全应变（集中性失稳应变），代表局部（颈 缩带）的应变水平，不能说明材料整体宏观的成形能力。因此，仅由FLC来评价板料的成形 能力是不够的。故需要一种可准确衡量板料成形性能的评价方法，W指导实际生产中零部 件的正确选材。
[0003] 同时，W高强钢C，高强钢D及高强钢E的单向拉伸试验为例，在拉伸过程中，当最 大主应变达到0. 04时，截取单拉试样50mm标距段内的主应变分布，如图3所示。从图3可 W明显看出，相同变形程度下，S种高强钢中，高强钢C的变形最均匀，高强钢D次之，高强 钢E变形最不均匀。板料变形的均化能力必将影响板料最终的成形性能。
【发明内容】
[0004] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于Die应变测量系 统的板料成形能力与变形均化能力评价方法，用于解决现有技术中无法整体评价板料成形 性能的问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于Die应变测量系统来评价 板料成形能力与变形均化能力的方法，其具体包括W下步骤：
[0006] A.在未变形情况下，将板料的关屯、变形区域分成n个子单元，根据板料受力情况， 所述子单元为一维单元或二维单元；
[0007] B.计算Die应变测量系统中每一帖下每个所述子单元变形后的参数值，当所述子 单元为一维单元时，所述参数值为长度值，当所述子单元为二维单元时，所述参数值为面积 值；
[000引 C.基于Die应变测量系统计算各子单元的平均主应变；
[0009] D.基于均方差概念，W所述步骤B所得每个单元变形后的参数值为权重，计算每 一帖关屯、区域的变形均匀程度衡量指标；
[0010] E.建立衡量在特定应力状态下板料的成形能力与变形均化能力的XY坐标系，所 述步骤C所得各子单元的平均主应变作为X坐标，所述步骤D所得变形均匀程度衡量指标 作为Y坐标。
[0011] 优选的，当板料在一维受力情况下，计算所述变形均匀程度的具体步骤为：
[0012] a.结合DIC应变测量系统，进行单向拉伸试验，板料断裂前，DIC应变测量系统总 的采样帖数为f帖；
[0013] b.对DIC应变测量系统中的数据进行后处理，获得板料表面的全场主应变；
[0014] C.在所述采样帖数的第一帖中沿板料中屯、对称轴线绘制一条线段，采用n+1个节 点将所述线段等分成n个一维单元；
[0015] d.提取所有节点的真实应变历史，且将第k帖中第i个节点在主应变标记为 却0);
[0016] e.计算每个所述一维单元变形后的长度，采用W下算法：
[0017] 第i个单元在第k帖的长度为；W) = /〇 * exp (山脚2+如))
[00化]其中，！0=^ l<k</，L。是整个线段的初始长度；
[0019] f.计算每一帖中整个线段的平均主应变4(0，采用W下算法：
[0020]
【主权项】
1. 一种基于DIC应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价方法，其特征在 于，具体包括以下步骤： A. 在未变形情况下，将板料的关心变形区域分成n个子单元，根据板料受力情况，所述 子单元为一维单元或二维单元； B. 计算DIC应变测量系统中每一帧下每个所述子单元变形后的参数值，当所述子单元 为一维单元时，所述参数值为长度值，当所述子单元为二维单元时，所述参数值为面积值； C. 基于DIC应变测量系统计算各子单元的平均主应变； D. 基于均方差概念，以所述步骤B所得每个单元变形后的参数值为权重，计算每一帧 关心区域的变形均匀程度衡量指标； E. 建立衡量在特定应力状态下板料的成形能力与变形均化能力的XY坐标系，所述步 骤C所得各子单元的平均主应变作为X坐标，所述步骤D所得变形均匀程度衡量指标作为 Y坐标。
2. 根据权利要求1所述的基于DIC应变测量系统的板料成形能力与变形均化能力评价 方法，其特征在于：当板料在一维受力情况下，计算所述变形均匀程度的具体步骤为： a. 结合DIC应变测量系统，进行单向拉伸试验，板料断裂前，DIC应变测量系统总的采 样帧数为f帧； b. 对DIC应变测量系统中的数据进行后处理，获得板料表面的全场主应变； c. 在所述采样帧数的第一帧中沿板料中心对称轴线绘制一条线段，采用n+1个节点将 所述线段等分成n个一维单元； d. 提取所有节点的真实应变历史，且将第k帧中第i个节点在主应变标记为#(/〇; e. 计算每个所述一维单元变形后的长度，采用以下算法： 第i个单元在第k帧的长度为：
其中，
1彡i彡n，1彡k彡f，L。是整个线段的初始长度； f. 计算每一帧中整个线段的平均主应变ei(fc)，采用以下算法：
g. 基于均方差的概念，在第k帧时的整个线段范围内，变形均匀程度衡量指标tf(k)由 以下公式表示：
其中，c表示以各单元变形后的长度为一个权重，其表达式如下：
3. 根据权利要求1所述的基于DIC应变测量系统来评价板料成形能力与变形均化能力 的方法，其特征在于：当板料在二维受力情况下，计算所述变形均匀程度的步骤为： a. 结合DIC应变测量系统，板料断裂前，DIC应变测量系统总的采样帧数为f帧； b. 对DIC应变测量系统中的数据进行后处理，获得板料表面的全场主应变和全场次应 变； C.在所述采样帧数的第一帧中在所述板料的关心变形区域放置（m+1)X(n+1)个矩阵 节点，其中X方向上（m+1)个节点，Y方向上（n+1)个节点，各相邻节点将关心变形区域划 分成mXn个二维单元； d. 提取所有节点的真实应变历史，且将第k帧中（i，j)坐标处节点的主、次应变分别 为 4(/c)和^/(/〇: e. 计算每个所述二维单元变形后的面积，采用以下算法：第k帧时（i，j)单元的面积 为
其中，
1彡i彡m，l彡j彡n，l彡k彡f;AQ为关心变形区域的初始面积；aQ 为每个二维单元的初始面积； f. 计算每一帧中所述关心变形区域的平均主应变ei(k)，采用以下算法：
g. 基于均方差的概念，在第k帧关心变形区域，变形均匀程度衡量指标tf(k)由以下公 式表示：
其中，c表示以每个二维单元的实时面积为权重；ay(k)为第k帧时第（i，j)个二维 单元的面积，为第k帧时所有二维单元的平均面积。
4.根据权利要求1所述的基于DIC应变测量系统来评价板料成形能力与变形均化能力 的方法，其特征在于：所述X坐标上板料断裂前一帧所能达到的平均主应变，代表板料的成 形能力水平，记为X值，X值越大板料成形能力越好；Y坐标代表某一平均主应变下板料的变 形均化能力，记为Y值，Y值越小板料变形均化能力越好。
【专利摘要】本发明提供一种基于DIC应变测量系统来评价板料成形能力与变形均化能力的方法，包括以下步骤：A.在未变形情况下，将板料的关心变形区域分成n个子单元；B.计算DIC应变测量系统中每一帧下每个所述子单元变形后的参数值；C.基于DIC应变测量系统计算各子单元的平均主应变；D.基于均方差概念，以步骤B所得每个单元变形后的参数值为权重，计算每一帧关心区域的变形均匀程度衡量指标；E.建立衡量在特定应力状态下板料的成形能力与变形均化能力的XY坐标系，所述步骤C所得各子单元的平均主应变作为X坐标，所述步骤D所得变形均匀程度衡量指标作为Y坐标。本发明采用平均主应变作为衡量板料的成形能力指标，更能准确、合理地反映板料整体的成形性能，同时增加板料变形均匀程度衡量指标可更直观的反映材料变形的均匀程度，可更全面的说明板料的成形性能。
【IPC分类】G01N3-28
【公开号】CN104568611
【申请号】CN201510009999
【发明人】闵峻英, 叶又, 康柳根, 张铃, 林建平, 万海浪
【申请人】泛亚汽车技术中心有限公司, 上海通用汽车有限公司, 同济大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月8日