鍛壓技術(shù)：磁脈沖脹形管件材料本構(gòu)參數(shù)識別方法
2022-12-02【作 者】單業(yè)奇;崔俊佳;王濤;龐通
【前 言】
薄壁鋁合金管件因其良好的吸能效果和其輕量化前景, 受到汽車工業(yè)界的廣泛關(guān)注[1 – 2]。 但是相對于鋼而言, 鋁合金在常溫下的成形性比較差, 這在一定程度上限制了它在汽車工業(yè)中 的 廣 泛 應(yīng)用[3]。 使用爆炸成形、 電液成形、 磁脈沖成形等高速率成形工藝可以在很大程度上提高鋁合金常溫下的成形極限[4]。 但是爆炸成形多為戶外作業(yè), 生產(chǎn)效率低, 只適合單件小批量生產(chǎn)[5]。 電磁成形是一種利用瞬態(tài)磁場對導(dǎo)電工件進(jìn)行成形的方法, 也稱為磁脈沖成形。 電磁成形作為一種在高速率的成形工藝, 成形精度高且速度快, 能在很大程度上提高金屬成形性并改善應(yīng)力應(yīng)變分布、 減少工件的起皺與回彈以及便于自動化生產(chǎn), 目前電磁成形已在板料成形、 管件成形和管件連接中得到應(yīng)用[6 – 7]。
磁脈沖脹形管的變形程度沿軸向呈連續(xù)變化,不同部位的材料特性也有比較大的差異。 因此本文使用顯微壓痕試驗(yàn), 來獲得磁脈沖脹形管件軸向不同位置處的載荷 – 侵入量曲線, 然后建立并驗(yàn)證顯微壓痕試驗(yàn)有限元模型, 通過改變有限元模型中的材料參數(shù)使仿真的載荷 – 侵入量曲線不斷逼近試驗(yàn)的載荷 – 侵入量曲線, 當(dāng)兩條曲線在最小二乘意義上達(dá)到誤差最小時(shí), 仿真中的材料參數(shù)即為真實(shí)的材料參數(shù)。 最終, 將反求得到的不同位置處的材料參數(shù)代入磁脈沖自由脹形管軸向壓潰仿真中, 通過對比壓潰仿真與壓潰試驗(yàn)的變形模式以及力 – 位移曲線來驗(yàn)證反求參數(shù)的準(zhǔn)確性。
【結(jié) 論】
(1) 磁脈沖自由脹形管件材料沿軸向的硬化程度成連續(xù)變化, 使用常規(guī)的方法很難準(zhǔn)確獲取管件的材料參數(shù), 可以通過顯微壓痕試驗(yàn)獲得磁脈沖自由脹形管件上點(diǎn)的載荷 – 侵入量曲線, 并可以此作為基礎(chǔ)反求出材料參數(shù)。
(2) 使用包含 RBF 代理模型、 LHS 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法以及 MIGA 優(yōu)化算法的優(yōu)化策略對磁脈沖自由脹形管件的材料參數(shù)進(jìn)行反求, 使用 RBF 代理模型可以大大地提高計(jì)算效率。
(3) 磁脈沖脹形管件軸向壓潰仿真使用由計(jì)算反求得到的材料參數(shù), 仿真得到的管件變形模式和力 – 位移曲線和軸向壓潰試驗(yàn)結(jié)果基本吻合, 充分說明通過反求方法得到的材料參數(shù)具有較高的精度,可以用于獲取磁脈沖自由脹形管件的材料參數(shù)。
以下是正文：
