一种GISSMO剪切实验试样优化方法技术

本发明专利技术涉及钢板力学性能分析实验动态拉伸测试材料失效模式技术领域，尤其涉及一种GISSMO剪切实验试样优化方法。本发明专利技术通过有限元仿真分析，确定试样状态，优化试样形状，提升实验效果。利用有限元分析方法，使用LS

【技术实现步骤摘要】
一种GISSMO剪切实验试样优化方法


[0001]本专利技术涉及钢板力学性能分析实验动态拉伸测试材料失效模式
，尤其涉及一种GISSMO剪切实验试样优化方法。

技术介绍

[0002]随着数字化方法和相关程序的发展，近年国内外来对汽车碰撞问题的数字化仿真也开展了很多研究。在有限元计算的过程中最大的难点在于失效准则以及相关的计算参数的选取。
[0003]广义增量应力状态相关损伤模型(GISSMO)由于其表达形式简单且失效参数可通过试验较为方便地测定，因而被广泛地嵌入到通用商业软件，应用于碰撞仿真、冲压成型仿真，在整车开发过程中有重要的意义。
[0004]CN 111125960 A公开了一种GISSMO材料失效模型参数优化方法，解决了传统借助实验结果标定模型参数时计算量大且难以获得最优解的技术问题，依据材料力学性能试验数据参数反求、校准GISSMO失效模型参数，只需要若干组实验的采样点的拟合曲线即可进行优化。
[0005]但是，GISSMO失效模型需要进行材料在不同应力状态下的实验对标，其中剪切实验是较为重要的一种应力状态实验。目前剪切实验试样虽然能够满足剪切失效模式的变形需求，但存在以下问题：1、试样加工不便，且与一些实验设备的匹配性不够良好，2、试样断裂尖点在加工过程中会存在对齐偏差，使得实验断裂方向一致性偏差，一般偏差在1
°
至2
°
之间，影响检测精度，3、断裂方向发生偏转，影响测算精度。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，提供一种GISSMO剪切实验试样优化方法，着重解决现有剪切实验试样断裂方向一致性偏差问题，同时改善制备困难以及与实验设备匹配性差的问题，稳定断裂方向，提升测算精度；而且能够通过有限元仿真分析，确定试样状态，优化试样形状，提升实验效果。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]一种GISSMO剪切实验试样优化方法，采用横截面为矩形的薄板状试样，试样两端为夹持端，夹持长度为C，单侧设置应变片，应变片区域长度为20～40mm，标距段长度为L0，变形范围宽度为b，剪切断裂区长度为a，实验试样厚度用T表示；
[0009]具体包括如下步骤：
[0010]步骤一：建立剪切实验试样CAD模型，在LS
‑
DYNA软件中导入建立的CAD模型；
[0011]步骤二：使用LS
‑
DYNA对试样进行剪切实验模拟，生成网格开始失效前变形状态图；
[0012]步骤三：在保持标距长度L0不变的前提下，调整试样尖端对接口位置，以0.01～0.03mm精度级别对试样CAD模型进行加工误差修正，并将各级别误差修正CAD模型导入LS
‑
DYNA；
[0013]步骤四：使用LS
‑
DYNA分别对误差修正后的各个CAD模型进行剪切实验模拟，得到试样失效时的网格状态；
[0014]步骤五：确定误差修正后与未修正的剪切实验试样在失效状态下的断裂角度差值，以及剪切断裂区长度a；
[0015]步骤六：修改试样CAD模型，优化对接口形状。
[0016]步骤七：同步骤三，对优化后的试样CAD模型进行加工误差修正；
[0017]步骤八：同步骤四，使用LS
‑
DYNA对优化后的试样CAD模型进行模拟，得到试样失效时的网格状态，并确定断裂角度及断裂长度a，与步骤五确认的差值进行对比后，偏差降低至合格范围时进行步骤九，不合格时返回步骤六；
[0018]步骤九：修改试样CAD模型，优化无效变形区域，精简试样形状；
[0019]步骤十：使用LS
‑
DYNA对试样进行剪切实验模拟，确认精简后试样对于断裂区域的影响，无影响进行步骤十一，有影响返回步骤九；
[0020]步骤十一：整理试样CAD模型，完成试样优化过程。
[0021]进一步的，设定断裂角度偏差合格值为0.5
°
以下。
[0022]进一步的，对剪切实验的模拟分析需同时对应8种应变率，8个应变率分别为0.001/s、0.01/s、0.1/s、1/s、10/s、100/s、500/s、1000/s，技术人员应同时对比8种应变率下的结果。
[0023]进一步的，精简试样非功能区时应对拐角区域进行倒角处理，其中接近断裂区处倒角R2.5，其他边角处倒角0.5mm。
[0024]进一步的，主要优化试样对接口形状，降低误差修正敏感度，具体为取消对接口尖角，逐步钝化对接口形状。
[0025]进一步的，最终精简优化区域，需要通过LS
‑
DYNA对试样进行剪切实验模拟，确认精简后试样对于断裂区域的影响。
[0026]进一步的，实验板材采用3mm以下薄板，试样厚度T≤3mm；剪切断裂长度a大于T。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术着重解决现有剪切实验试样断裂方向一致性偏差问题，同时改善制备困难以及与实验设备匹配性差的问题，稳定断裂方向，提升测算精度。本专利技术通过有限元仿真分析，确定试样状态，优化试样形状，提升实验效果。本专利技术解决了现有剪切实验试样断裂方向一致性偏差问题，与传统实验试样相比，通过本专利优化后的试样断裂一致性偏差问题得到解决，断裂方向更加良好，且试样加工更加便利，试样更加轻巧。(其中，利用有限元分析方法，使用LS
‑
DYNA分别对原有试样拉伸过程进行0.01mm～0.03mm级别的加工误差分析测试，测试可得试样断裂偏差约为2
°
以内，在缺口距离不变的情况下，反复优化对接缺口形状，逐步增大对接尖端圆角，确认在同样加工误差级别下，控制断裂偏差小于0.5
°
。实现减少原有试样在加工误差下产生的断裂方向偏差问题。同时，使用LS
‑
DYNA对试样拉伸过程进行有限元分析，确认试样拉伸过程中的无效变形区域，优化无效区域，简化试样形状。)
附图说明
[0029]图1是本专利技术的优化流程图；
[0030]图2是本专利技术剪切实验试样尺寸示意图；
[0031]图3是优化前剪切实验试样断裂示意图；
[0032]图4是本专利技术剪切实验试样断裂示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实例，对本专利技术技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施案例仅仅是本专利技术种的实施例之一，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。
[0034]如图1所示，本专利技术公开了一种GISSMO剪切实验试样优化方法，具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GISSMO剪切实验试样优化方法，其特征在于，采用横截面为矩形的薄板状试样，试样两端为夹持端，夹持长度为C，单侧设置应变片，应变片区域长度为20～40mm，标距段长度为L0，宽度为b，剪切断裂区长度为a，实验试样厚度用T表示；具体包括如下步骤：步骤一、建立剪切实验试样CAD模型，在LS
‑
DYNA软件中导入建立的CAD模型；步骤二、使用LS
‑
DYNA对试样进行剪切实验模拟，生成网格开始失效前变形状态图；步骤三、在保持标距长度L0不变的前提下，调整试样尖端对接口位置，以0.01～0.03mm精度级别对试样CAD模型进行加工误差修正，并将各级别误差修正CAD模型导入LS
‑
DYNA；步骤四、使用LS
‑
DYNA分别对误差修正后的各个CAD模型进行剪切实验模拟，得到试样失效时的网格状态；步骤五、确定误差修正后与未修正的剪切实验试样在失效状态下的断裂角度差值，以及剪切断裂区长度a；步骤六、修改试样CAD模型，优化对接口形状；步骤七、同步骤三，对优化后的试样CAD模型进行加工误差修正；步骤八、同步骤四，使用LS
‑
DYNA对优化后的试样CAD模型进行模拟，得到试样失效时的网格状态，并确定断裂角度及断裂长度a，与步骤五确认的差值进行对比后，偏差降低至合格范围时进行步骤九，不合格时返回步骤六；步骤九、修改试样CAD模型，优化无效变形区域，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙倬，王铭泽，刘莹，宋博，郭晶，
申请(专利权)人：本钢板材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：