一种纵剪大梁板折弯性能评价方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种纵剪大梁板折弯性能评价方法和系统，该方法包括获取非标准拉伸试样纵剪特征区域的力学响应曲线；逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线确定纵剪面的失效应变；建立折弯有限元模型，设置边界条件和折弯角度，计算纵梁的成形所需塑性应变；根据纵剪面的失效应变和纵梁的成形所需塑性应变搭建纵剪面表面硬度与成形性的关系，通过表面硬度评价纵剪面成形性

【技术实现步骤摘要】
一种纵剪大梁板折弯性能评价方法和系统


[0001]本专利技术属于折弯性能评价
，特别涉及一种纵剪大梁板折弯性能评价方法和系统
。

技术介绍

[0002]汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要途径
。
在汽车行驶过程中，除了空气阻力外，滚动阻力
、
爬坡阻力
、
加速阻力都与整车质量成正比
。
所以，降低汽车质量可有效降低油耗以及排放
。
可以说，汽车轻量化是汽车产业发展的重要方向之一，是全球汽车厂商的共同选择
。
[0003]商用车车架是车辆的主要承重部分，支持着发动机
、
驾驶室
、
传动机构及货物的重量
。
其质量占整车质量的5％
‑
10
％，对商用车轻量化来讲，车架轻量化带来的效果最为显著
。
国内各商用车企业主要通过高强度钢板实现车架轻量化
。
商用车的车架在生产过程中首先需要纵剪分条，随后辊压成大梁，由于发动机的装配要求，车架还需要经历折弯，形成最终的车架产品
。
大梁板的纵剪面首先经历了纵剪的加工硬化，随后折弯成形
。
然而，较高强度的钢板材料其塑性必然下降，这必然会制约车架生产过程中的纵剪折弯工艺，很容易导致大梁的折弯开裂，威胁车辆的可靠性和耐久性能，因此亟需对纵剪面的折弯性能进行评价和控制
。
当前大部分学者主要通过
DIC
非接触应变测量的方法评价金属的成形性，然而该方法在制备试样和评价产品的成形性繁琐复杂，且时效性较差，影响工艺节拍，因此有必要探索更简洁高效的成形性评价控制方法
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种纵剪大梁板折弯性能评价方法和系统，通过简单的硬度值检测既可严格控制物料的后续成形性，简洁高效
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种纵剪大梁板折弯性能评价方法，包括以下步骤：
[0007]获取非标准拉伸试样纵剪特征区域的力学响应曲线；逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线确定纵剪面的失效应变；
[0008]建立折弯有限元模型，设置边界条件和折弯角度，计算纵梁的成形所需塑性应变；
[0009]根据所述纵剪面的失效应变和纵梁的成形所需塑性应变搭建纵剪面表面硬度与成形性的关系，通过表面硬度评价纵剪面成形性
。
[0010]进一步的，所述方法还包括：考虑纵剪工艺的加工的鲁棒性，引入硬度值检测的安全系数
s
和入场检验应用的硬度值阈值
H
a
；
[0011]其中，
H
a
＝
s
·
H
t
；
[0012]所述
H
t
为商用车大梁成形对应的硬度值阈值
。
[0013]进一步的，所述
H
t
的确定方法为：建立不同加工硬化板材的硬度与残余塑性的关系，结合插值法确定满足商用车大梁成形对应的硬度值阈值
H
t
。
[0014]进一步的，所述获取纵剪面力学响应曲线的过程包括：以车架大梁的翼面纵剪边作为特征区域
、
制备非标准拉伸试样；通过万能拉伸试验机搭配引伸计获取非标准拉伸试样纵剪特征区域的力学响应曲线
。
[0015]进一步的，所述逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线确定纵剪面的失效应变的过程包括：利用有限元辅助的逆向工程方法，逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线，确定纵剪面的失效应变
。
[0016]进一步的，所述利用有限元辅助的逆向工程方法，逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线，确定纵剪面的失效应变的过程包括：
[0017]利用力学响应曲线中均匀拉伸部分分别拟合
Swift
本构方程和
Hockett
‑
Sherby
本构方程，再利用
Swift
‑
Hockett
‑
Sherby
本构方程拟合外延应力应变曲线，以试验的断裂位移作为仿真断裂的依据，确定纵剪面的断裂应变
。
[0018]进一步的，所述
Swift
本构方程为：
[0019]σ
＝
C
·
(
ε
D
+
ε
pl
)
m
；
[0020]其中，
σ
为应力；
ε
D
为弹性应变；
ε
pl
为塑性应变；
C
为第一材料常数；
m
为第二材料常数；
[0021]所述
Hockett
‑
Sherby
本构方程为：
[0022][0023]其中，
σ
Sat
为饱和应力；
σ
i
为屈服应力，
a
为第三材料常数；
[0024]所述
Swift
‑
Hockett
‑
Sherby
本构方程为：
[0025][0026]进一步的，所述建立折弯有限元模型的方法为：根据商用车纵梁的尺寸和折弯机模具，建立
Abaqus
折弯有限元模型；其中，材料类型设置为确定的
Swift
‑
Hockett
‑
Sherby
本构方程和参数
。
[0027]进一步的，在根据所述纵剪面的失效应变和纵梁的成形所需塑性应变搭建纵剪面表面硬度与成形性的关系，通过表面硬度评价纵剪面成形性时，利用非接触应变测量仪确定多种百分比塑性应变加工硬化程度所需加载的位移，制备多种塑性应变加工硬化的剪切预变形，且制备加工硬化的剪切预变形板材时采用夹持装置保证板材不发生屈曲变形
。
[0028]本专利技术还提出了一种纵剪大梁板折弯性能评价系统，包括：获取模块
、
计算模块和搭建模块；
[0029]所述获取模块用于获取非标准拉伸试样纵剪特征区域的力学响应曲线；逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线确定纵剪面的失效应变；
[0030]所述计算模块用于建立折弯有限元模型，设置边界条件和折弯角度，计算纵梁的成形所需塑性应变；
[0031]所述搭建模块用于根据所述纵剪面的失效应变和纵梁的成形所需塑性应变搭建纵剪面表面硬度与成形性的关系，通过表面硬度评价纵剪面成形性
。
[0032]
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纵剪大梁板折弯性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：获取非标准拉伸试样纵剪特征区域的力学响应曲线；逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线确定纵剪面的失效应变；建立折弯有限元模型，设置边界条件和折弯角度，计算纵梁的成形所需塑性应变；根据所述纵剪面的失效应变和纵梁的成形所需塑性应变搭建纵剪面表面硬度与成形性的关系，通过表面硬度评价纵剪面成形性
。2.
根据权利要求1所述的纵剪大梁板折弯性能评价方法，其特征在于，所述方法还包括：考虑纵剪工艺的加工的鲁棒性，引入硬度值检测的安全系数
s
和入场检验应用的硬度值阈值
H
a
；其中，
H
a
＝
s
·
H
t
；所述
H
t
为商用车大梁成形对应的硬度值阈值
。3.
根据权利要求2所述的纵剪大梁板折弯性能评价方法，其特征在于，所述
H
t
的确定方法为：建立不同加工硬化板材的硬度与残余塑性的关系，结合插值法确定满足商用车大梁成形对应的硬度值阈值
H
t
。4.
根据权利要求1所述的纵剪大梁板折弯性能评价方法，其特征在于，所述获取纵剪面力学响应曲线的过程包括：以车架大梁的翼面纵剪边作为特征区域
、
制备非标准拉伸试样；通过万能拉伸试验机搭配引伸计获取非标准拉伸试样纵剪特征区域的力学响应曲线
。5.
根据权利要求1所述的纵剪大梁板折弯性能评价方法，其特征在于，所述逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线确定纵剪面的失效应变的过程包括：利用有限元辅助的逆向工程方法，逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线，确定纵剪面的失效应变
。6.
根据权利要求5所述的纵剪大梁板折弯性能评价方法，其特征在于，所述利用有限元辅助的逆向工程方法，逆向对标非标准拉伸试样的力学响应曲线，确定纵剪面的失效应变的过程包括：利用力学响应曲线中均匀拉伸部分分别拟合
Swift
本构方程和
Hockett
‑
Sherby
本构方程，再利用
Swift
‑
Hockett
‑
Sherby
本构方程拟合外延应力应变曲线，以试验的断裂位移作为仿真断裂的依据，确定纵剪面的断裂应变
。7.

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏跃，李子健，季伟，代瑞环，张宗阳，王亚伟，肖超，李明，王纪兵，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：