(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 202210724720.7 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 武汉钢铁有限公司 地址 430083 湖北省武汉市青山区厂前2号 门股份公司机关 (72)发明人 余立　魏星　刘渊媛　董蓓　陈明　 黄全伟　陈寅　周少云　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 胡镇西　张继巍 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06V 10/44(2022.01) G01B 11/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于时间和位置相关的薄板成形极限 确定方法 (57)摘要 本发明公开一种基于时间和位置相关的薄 板成形极限确定方法， 包括试验前处理、 加载试 样、 应变识别点定位、 应变识别点应变输出、 应 变—时间曲线图绘制、 非均匀变形临界时刻确 定、 集中性颈缩识别点的确定、 应变—时间关系 的拟合、 应变速率—时间的关系、 集中性颈缩时 刻的确定、 重复上述步骤获得第二组试样至第p ×q组试样的(ε2，ε1)并绘制在FLD图中； 同时将 每种尺寸的试样的(ε2，ε1)取平均值(ε2， ε1)avg绘制在FLD图中。 该方法兼具时间和位置 相关性， 对某一时刻应变分布敏感性降低， 对于 通常实现的偏锋， 双峰或多峰等不规则的应变分 布均能给出有效的试验结果， 而且排除了人为的 干扰， 试验的成功率和精确度均大 大增加。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 115188437 A 2022.10.14 CN 115188437 A 1.一种基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所述薄板成形极 限确定方法如下： 1)试验前处 理 取p种几何尺寸的试样， 每种几何尺寸的试样为q件， 对所有试样的表面进行网格处理， 且网格的形式与DIC测量系统匹配； 2)加载试样 对第一件试样进行加载， 加载过程中， 全程用DIC测量系统对第一件试样变形的过程进 行拍照， 记录每一时刻照 片， 并获取第一件试样 每一时刻照 片变形表面的应变云图； 未变形 的第一时刻照片记为stage ‑0， 加载后第二时刻照片记为stage ‑1、 第三时刻照片记为 stage‑2， 以此类推， 当出现肉眼可见的宏观裂纹停止加载试验， 最后时刻照片记为stage ‑ m， m为自然数； 3)应变识别点定位 在步骤2)中的m张应变云图中， 找到第一件试样开始出现裂纹时的断裂照片stage ‑n， 且1＜n＜m， 然后回溯到断裂照片stage ‑n的上一时刻照片stage ‑n‑1； 在照片stage ‑n‑1上 记录在裂纹区域主应变最大 的位置O点以及裂纹开裂的方向θ； 再将O点回溯到第一时刻照 片stage‑0， 在第一时刻照片stage ‑0上做一条通过O点并垂直与裂纹开裂方向θ 的截面线， 最后在第一时刻照片sta ge‑0上位于截面线上以O点 为起点设置z个应变识别点； 4)应变识别点应 变输出 记录步骤3)中z个应变识别点和O点在每一时刻照片中对应的主应变ε1、 次应变ε2和时 间t， 并通过体积不变原理计算z个应变识别点和O点在每一时刻照片中对应的厚度方向应 变 ε3； 5)应变—时间曲线图绘制 根据步骤4)获得的每个应变识别点在每一时刻照片中对应的厚度方向应变ε3和时间t 绘制每个应变识别点 的ε3‑t曲线， 同时根据步骤4)获得的O点在每一时刻照片中对应的厚 度方向应 变 ε3和时间t绘制O点的ε3‑t曲线， 总共获得z+1条 ε3‑t曲线； 6)非均匀变形临界时刻确定 当在同一时刻z个应变识别点和O点中厚向应变ε3的最小值和最大值差值在1～3％时， 认为板料开始发生非均匀变形， 而板料开始发生非均匀变形的时刻ti为均匀变形和非均匀 变形的临界时刻； 7)集中性颈缩识别点Zn的确定 在Z个应变识别点中出现了应变平台， 且出现应变平台的点中距离O点最近的点记为集 中性颈缩识别点Zn； 8)应变‑时间关系的拟合 以时刻ti为启始到第一件试样发生断裂 前一张照片stage ‑n‑1的时刻结束， 将时间统一 以时刻ti作为时间原点， 输出集中性颈缩识别点Zn在照片stage ‑ti至照片stage ‑n‑1中对应 的主应变ε1和时间t或对应的厚向应变ε3与时间t； 然后用奇次方多项式来拟合主应变ε1和 时间t或者厚向应 变 ε3和时间t， 获得拟合曲线， 拟合后的拟合曲线如公式2所示： ε＝a+bt+ct2+dt3+et4+ft5  (2) 其中， a、 b、 c、 d、 e、 f为系数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115188437 A 29)应变速率—时间的关系 对公式(2)的拟合曲线分别取一阶导数得到z+1条应变速率与时间的关系曲线 计算 应变速率与时间的关系曲线 如公式(3)所示： 10)集中性颈缩时刻to的确定 对步骤9)获得的公式(3)进行求导， 得到应变加速度和时间的关系曲线 如公式(4)， 公式(4)＝0的解即为 集中性颈缩时刻to， 且时刻ti<时刻to<时刻tn‑1； 将O点在时刻t0的次应变和主应变进行输出， 将输出的( ε2， ε1)作为材料在该应变状态 下的一个 应变极限点； 11)重复步骤2)～10)获得第二组试样至第p ×q组试样的( ε2， ε1)并绘制在FLD图中； 同 时将每种尺寸的试样 的( ε2， ε1)取平均值( ε2， ε1)avg绘制在FLD图中并连线绘制FLC成形曲 线。 2.根据权利要求1所述基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所 述步骤1)中， P为5～10、 q为3～5 。 3.根据权利要求1所述基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所 述步骤2)中， 拍照的频率10～ 20Hz。 4.根据权利要求1所述基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所 述步骤3)中， z为3～8， 且 各应变识别点之间的距离为1mm或2mm， 紧邻O点的点距 为1mm， 远离 O点的点距为2m m。 5.根据权利要求1所述基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所 述步骤4)中， 厚度方向应 变 ε3的计算公式(1)如下： ε1+ ε2+ ε3＝0  (1)。 6.根据权利要求1所述基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所 述步骤7)中， 判断集中性颈缩识别点的标准为： 1)在塑性变形后 期应变出现平台期； 2)所有 应变识别点在满足 1)的前提下距离裂纹中心点O点 最近。 7.根据权利要求1所述基于时间和位置相关的薄板成形极限确定方法， 其特征在于： 所 述步骤8)中， 当应变比r＜0时， 用主应变ε1作为表征材料发生集中性颈缩的特征值， 当应变 比r＞0时， 用厚向应 变 ε3作为表征 材料发生集中性颈缩的特 征值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115188437 A 3