塑性变形相关的不同加载路径下板料屈服准则与强化模型的建立

进行板料的不同加载路径试验，基于弹塑性力学知识和试验数据，分析板料的各向异性与塑性变形量的关系，并进一步建立塑性变形量相关的各向异性屈服准则，实现对板料塑性变形过程中各向异性变化规律的精确描述。分析不同加载路径下板料的强化规律，基于所建立的塑性变形量相关的各向异性屈服准则和试验现象，建立能够精确描述不同加载路径下板料强化行为的强化模型。将所建立的屈服准则和强化模型嵌入ABAQUS有限元软件，并验证嵌入过程的正确性。进行板料的典型成形试验，并基于建立的屈服准则和强化模型对其进行有限元模拟，验证所建立的本构模型的精度。本项目的科学意义在于，丰富和完善屈服准则和强化模型的建立方法，实现对不同加载状态下板料各向异性行为和强化行为的精确描述，为丰富和发展塑性理论，实现对板料塑性变形过程的精确解析和板料实际成形问题有效的数值模拟奠定坚实的基础。

进行了几种金属板料的不同加载路径的双向拉伸试验，得到了塑性功等高线。与当前塑性加工领域常用的屈服准则进行了对比，给出了当前屈服准则在描述不同塑性变形量下板料变形行为时存在的问题。 给出了板料各向异性随塑性变形量变化所呈现出的变化规律，在此基础上给出了板料各向异性与塑性变形量的函数关系。对已有屈服准则进行改进，充分考虑塑性变形过程中板料各向异性的变化，建立了塑性变形量相关的板料各向异性屈服准则。进行了复杂加载路径下的双向拉伸试验，得到了实验后继屈服轨迹。结果表明，复杂加载路径下板料服从混合强化方式，而等向强化和随动强化方式分别过高和过低地预测了试验结果。进行了双应变路径的单向拉伸试验，发现材料在加载路径改变时存在包辛格效应和瞬时软化现象，无永久软化现象。通过对比比例加载和双应变路径加载的应力-单位体积塑性功曲线得出，双变路径加载中存在随动强化。基于严格的力学推导，提出了新的强化模型。基于所建立的屈服准则和不同的强化模型求得了变路径加载状态下的理论应力应变曲线，并将理论与试验结果进行了对比，表明所提出的强化模型的精度高于目前已有的模型。对屈服准则的参数求解方法进行了研究，详细分析了屈服准则的不同参数求解方法对其各向异性描述能力的影响。进行了先进高强钢板的双向拉伸实验，并基于不同的屈服准则参数求解方法，同时考虑弹性和塑性变形过程，推导了不同加载路径下的双向拉伸应力应变曲线，并与实验结果进行了对比分析。基于完全隐式向后欧拉积分回映算法，并结合所建立的屈服准则和强化模型的特点，将所建立的屈服准则和强化模型在ABAQUS有限元软件中稳健实现，并验证了实现过程的正确性。通过基础实验、成形实验和成形极限实验及其有限元模拟结果的对比，验证了本项目所建立的屈服准则和强化模型的精度。基于建立的屈服准则和强化模型计算了比例和非比例加载下的理论成形极限，并与实验结果进行了对比。分析了强化曲线对成形极限的影响，提出了一种新的强化曲线模型，并通过实验验证了其精度。本项目的研究丰富和完善了屈服准则和强化模型的建立方法。实现了对不同加载状态下板料各向异性行为和强化行为的精确描述。为丰富和发展塑性理论，实现对板料塑性变形过程的精确解析和有效的数值模拟奠定了坚实的基础。