不同屈服准则对MP980钢和5182-O铝合金塑性各向异性描述能力研究

基于MP980钢和5182-O铝合金沿轧制方向成不同角度的单轴拉伸和不同加载路径下的十字型试样双轴拉伸实验数据,通过计算测量数据与不同材料模型预测的单轴拉伸屈服应力与r值、等双轴拉伸屈服应力与r值和塑性功轮廓线的预测误差进行定量评估,分析了使用不同材料参数识别策略的Hill48、新数学形式的Barlat91(New)和Yld2000-2d各向异性屈服准则在描述塑性各向异性方面的能力,评价了这些材料模型的有效性和适用性。结果表明,使用应力各向异性数据识别材料参数,在描述与应力相关的实验数据时更为精确,使用变形各向异性数据识别材料参数,在描述r值时更加精确。包含更多材料参数的Yld2000-2d屈服准则相比于Hill48和Barlat91(New)可以更精确地反映两种板材的各向异性屈服行为。在使用完全相同的力学性能识别屈服准则的材料参数时,高阶模型对塑性功轮廓线具有更高的预测精度。

修正的Hill48屈服模型构建及验证

为了提高金属薄板各向异性行为的预测精度,在分析原始Hill48屈服方程内在关系的基础上,将应力主轴方位角引入各向异性参数,建立了适用于平面应力状态的Hill48修正模型。通过构造修正系数来修正单向加载应力和双向对称应力,通过从单向加载应力到双向对称应力的线性插值来描述双向非对称应力状态。结果表明,修正模型仍然保持了简单的二次函数形式,并可在关联流动准则下应用,其各向异性参数求解方程为显式方程,可由实验数据直接确定。以低碳钢和高强钢为研究对象,分别进行了单向拉伸和双向拉伸实验,所得材料性能数据分别用于修正模型的初始屈服和后继屈服预测验证。结果表明,修正模型不仅能同时预测单向拉伸屈服应力、r值和双向拉伸塑性功轮廓,且能够较好地描述塑性功轮廓在后继屈服中的演化。