(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211487697.0 (22)申请日 2022.11.25 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 马丽　王忠金　王泽宇　 (74)专利代理 机构 北京格允知识产权代理有限 公司 11609 专利代理师 王文雅 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 板材粘性介质胀形极限应变确定方法和装 置 (57)摘要 本发明涉及材料加工技术领域， 特别涉及一 种板材粘性介质胀形极限应变确定方法和装置。 针对试验方式繁琐复杂、 且费时费力的问题， 该 方案包括： 确定板材初始参数； 基于顶点的厚向 应变增量来驱动板材变形， 确定第i步胀形时顶 点处的应变； 从顶点到压边位置逐点进行计算， 计算第i步胀形时第j点处的应变； 从顶点到压边 位置逐点进行判断， 根据第i步胀形时第j点处的 应变， 判断第i步胀形时第j点是否发生颈缩； 若 发生颈缩， 则停止胀形， 并记录发生颈缩的位置 和应变， 将发生颈缩的位置处的应变确定为极限 应变； 若第i步胀形时各个点均未发生颈缩， 则将 i=i+1， 以进行下一步胀形。 本方案， 能够快速且 准确的计算出板材粘性介质胀形极限应 变。 权利要求书3页 说明书13页 附图3页 CN 115547436 A 2022.12.30 CN 115547436 A 1.一种板材粘性介质胀形极限应 变确定方法， 其特 征在于， 包括： S1、 确定板材材料参数、 板材初始 厚度、 切向粘附着力、 凹模半径、 初始压力以及胀形前 板材上各个点的应力和应 变； 其中， 胀形 前板材上各个节点的应力和应 变均为0； S2、 基于为顶点设定的厚向应变增量来驱动板材变形， 确定第i步胀形时顶点处的应 变； 其中， 板材为圆形板材， 顶点为圆形板材的圆心； i用于表征胀形步， 且i为不小于0的整 数； S3、 将板材从顶点至压边位置离散为m个点， 从顶点到压边位置逐点进行计算， 根据第i 步胀形时第(j ‑1)点处的应变， 计算第i步胀形时第 j点处的应变， 直到从顶 点到压边位置每 个点均计算完成为止； 在顶点处j=1； 该第j点处的应变包括： 经向应变、 环向应变、 厚向应变 和厚向剪应 变； m为大于1的整数， j用于表征点的编号， j的取值 为[1,m]范围内的整数； S4、 确定压边位置处板材的环向应变是否为0， 若是， 则执行S5， 否则， 重新给定压力， 并 基于重新给定的压力返回执 行S2； S5、 从顶点到压边位置逐点进行判断， 根据第i步胀形时第j点处的应变， 判断第i步胀 形时第j点是否发生颈缩； 若发生颈缩， 则停止胀形， 并记录发生颈缩的位置和应变， 将发生 颈缩的位置处的应变确定为极限应变； 若第i步胀形时各个点均未发生颈缩， 则将i=i +1， 返 回S2， 以进行 下一步胀形。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述确定第i步胀形时顶点处的应变， 包 括： 根据为顶点设定的厚向应 变增量， 确定顶点处的经向应 变增量和环向应 变增量； 将第(i‑1)步胀形时顶点处的正应变与第i步胀形时顶点处的正应变增量之和， 确定为 第i步胀形时顶点处的正应 变； 所述正应变包括经向应 变、 环向应 变和厚向应 变； 结合levy ‑mises流动法则和Hollomon应变硬化本构方程， 建立厚向剪应变增量的迭代 方程； 所述迭代方程为： 第i步胀形时第 j点的厚向剪应变增量的迭代新值等于第i步胀形时 第j点的厚向剪应变增量与流动本构参数的差值； 所述流动本构参数包括第(i ‑1)步胀形时 第j点的等效应变、 第i步胀形时第j点的正应变增量和第i步胀形时第j点的厚向剪应变增 量； 对所述迭代方程进行迭代求 解， 可得到第i步胀形时顶点的厚向剪应 变增量； 将第(i‑1)步胀形时顶点处的厚向剪应变与第i步胀形时顶点处的厚向剪应变增量之 和， 确定为第i 步胀形时顶点处的厚向剪应 变。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据第i步胀形时第( j‑1)点处的应 变， 计算第i 步胀形时第j点处的应 变， 包括： S31、 根据第i 步胀形时第(j ‑1)点处的厚度确定第i 步胀形时第j点处的假定厚度； S32、 基于第i步胀形时第j点处的假定厚度和所述板材初始厚度， 确定第i步胀形时第j 点处的厚向应 变； S33、 基于应变协调性和第i步胀形 时第(j‑1)点处的环向应变， 确定第i步胀形 时第j点 处的环向应 变; S34、 根据第i步胀形时第j点处的厚向应变和环向应变， 确定第i步胀形时第j点处的经 向应变； S35、 根据第i步胀形 时第j点处的正应变和第(i ‑1)步胀形 时第j点处的正应变， 确定出权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115547436 A 2第i步胀形时第j点处的正应 变增量； S36、 对所述迭代方程进行迭代求 解， 可得到第i步胀形时第j点处的厚向剪应 变增量； S37、 根据第i步胀形时第j点处的正应变增量和 厚向剪应变增量， 确定出第i步胀形时 第j点处的等效应 变增量； S38、 根据第(i ‑1)步胀形时第j点处的等效应变和第i步胀形时第j点处的等效应变增 量， 确定出第i 步胀形时第j点处的等效应力； S39、 根据第i步胀形时第j点处的环向应变增量、 经向应变增量、 等效应变增量和等效 应力， 结合 Levy‑Mises方程 求解出第i步胀形时第j点处的环向应力和经向应力； S310、 基于经向的力平衡条件， 利用 第i步胀形时第(j ‑1)点处的厚度、 第i步胀形时第 (j‑1)点处的经向应力和环向应力、 第i步第j点的经向应力求解出第i步胀形时第j点处新 的厚度； S311、 确定第i步胀形时第j点处新的厚度与第i步胀形时第j点处的假定厚度之间的差 值是否不大于 设定差值， 若 是， 则将该新的厚度确定为第i步胀形时第 j点处的厚度， 并执行 S312； 若否， 则将该新的厚度确定为第i 步胀形时第j点处的假定厚度， 并返回S32； S312、 将第(i ‑1)步胀形 时第j点处的厚 向剪应变与第i步胀形 时第j点处的厚 向剪应变 增量之和， 确定为第i 步胀形时第j点处的厚向剪应 变。 4.根据权利要求2或3所述的方法， 其特 征在于， 对所述迭代方程进行迭代求 解， 包括： 确定本次迭代的赋予值， 将本次迭代的赋予值赋予给第 i步胀形时第j点的厚向剪应变 增量， 代入所述迭代方程， 计算出第i 步胀形时第j点的厚向剪应 变增量的迭代新 值； 根据本次迭代中的迭代新 值与所代入的赋予值， 确定是否满足收敛 条件； 若满足， 则将本次迭代中所代入的赋予值确定为第i步胀形时第j点的厚向剪应变增 量； 若不满足， 则将本次迭代中的迭代新 值作为下一次迭代的赋予值， 进行 下一次迭代。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述判断第i步胀形时第j点是否发生颈 缩， 包括： 确定第i步胀形时第j点处的等效应变增量和第i步胀形时第(j+1)点处的等效应变增 量； 确定第j点处的等效应变增量与第(j+1)点处的等效应变增量两者的比值是否大于设 定比值， 若是， 则确定发生颈缩。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述记录发生颈缩的位置， 包括： 若第j点处的等效应变增量除以第(j+1)点处的等效应变增量的值大于所述设定比值， 则发生颈缩的位置为第j点； 第(j+1)点处的等效应变增量除以第j点处的等效应变增量的值大于所述设定比值， 则 发生颈缩的位置为第(j+1)点。 7.一种板材粘性介质胀形极限应 变确定装置， 其特 征在于， 包括： 参数确定单元， 用于确定板材材料参数、 板材初始厚度、 切向粘附着力、 凹模半径、 初始 压力以及胀形前板材上各个点的应力和应变； 其中， 胀形前板材上各个节点的应力和应变 均为0； 应变计算单元， 用于基于为顶点设定的厚向应变增量来驱动板材变形， 确定第 i步胀形权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115547436 A 3