锻压技术：磁脉冲胀形管件材料本构参数识别方法
2022-12-02【作 者】单业奇;崔俊佳;王涛;庞通
【前 言】
薄壁铝合金管件因其良好的吸能效果和其轻量化前景, 受到汽车工业界的广泛关注[1 – 2]。 但是相对于钢而言, 铝合金在常温下的成形性比较差, 这在一定程度上限制了它在汽车工业中 的 广 泛 应用[3]。 使用爆炸成形、 电液成形、 磁脉冲成形等高速率成形工艺可以在很大程度上提高铝合金常温下的成形极限[4]。 但是爆炸成形多为户外作业, 生产效率低, 只适合单件小批量生产[5]。 电磁成形是一种利用瞬态磁场对导电工件进行成形的方法, 也称为磁脉冲成形。 电磁成形作为一种在高速率的成形工艺, 成形精度高且速度快, 能在很大程度上提高金属成形性并改善应力应变分布、 减少工件的起皱与回弹以及便于自动化生产, 目前电磁成形已在板料成形、 管件成形和管件连接中得到应用[6 – 7]。
磁脉冲胀形管的变形程度沿轴向呈连续变化,不同部位的材料特性也有比较大的差异。 因此本文使用显微压痕试验, 来获得磁脉冲胀形管件轴向不同位置处的载荷 – 侵入量曲线, 然后建立并验证显微压痕试验有限元模型, 通过改变有限元模型中的材料参数使仿真的载荷 – 侵入量曲线不断逼近试验的载荷 – 侵入量曲线, 当两条曲线在最小二乘意义上达到误差最小时, 仿真中的材料参数即为真实的材料参数。 最终, 将反求得到的不同位置处的材料参数代入磁脉冲自由胀形管轴向压溃仿真中, 通过对比压溃仿真与压溃试验的变形模式以及力 – 位移曲线来验证反求参数的准确性。
【结 论】
(1) 磁脉冲自由胀形管件材料沿轴向的硬化程度成连续变化, 使用常规的方法很难准确获取管件的材料参数, 可以通过显微压痕试验获得磁脉冲自由胀形管件上点的载荷 – 侵入量曲线, 并可以此作为基础反求出材料参数。
(2) 使用包含 RBF 代理模型、 LHS 试验设计方法以及 MIGA 优化算法的优化策略对磁脉冲自由胀形管件的材料参数进行反求, 使用 RBF 代理模型可以大大地提高计算效率。
(3) 磁脉冲胀形管件轴向压溃仿真使用由计算反求得到的材料参数, 仿真得到的管件变形模式和力 – 位移曲线和轴向压溃试验结果基本吻合, 充分说明通过反求方法得到的材料参数具有较高的精度,可以用于获取磁脉冲自由胀形管件的材料参数。
以下是正文：
