拼焊板冲压成形性能预测方法及装置、系统及存储介质与流程
本技术涉及材料测试，具体涉及一种拼焊板冲压成形性能预测方法及装置、系统及存储介质。
背景技术：
1、冲压成形是车辆制造中的一个关键环节，在车辆制造工艺中占有重要的地位。拼焊板的冲压成形是提升车辆性能和轻量化的一个重要手段，通过拼焊板成形技术制造的车身构件具有较好的轻量化效果，并且车身的整体刚度能够得到一定的提升，能够提高生产效率，提高材料的使用率。
2、拼焊板成形技术使用的坯料是将两种或两种以上不同规格的材料采用焊接方法拼接而成，存在非线性的特征，在冲压成形的过程中容易出现焊缝偏移、开裂以及回弹较大等缺陷，导致产品报废甚至模具报废，增加了制造成本和管理成本。
3、为了避免该问题，相关技术中通常会在生产之前采用数据模拟的方式进行冲压成形的仿真计算，以确定材料和工艺参数。但是，现有的仿真计算方法大多仅适用于均质材料的成形仿真，而拼焊板的焊缝和母材的性能差异较大，导致现有的方法并不适用。
技术实现思路
1、本技术提供了一种拼焊板冲压成形性能预测方法及装置、系统及存储介质，以解决现有技术中的冲压成形预测方法无法适用于拼焊板的问题。本技术采用的技术方案如下：
2、第一方面，提供一种拼焊板冲压成形性能预测方法，所述拼焊板包括第一母材、第二母材以及所述第一母材和所述第二母材之间的焊接区域，所述方法包括：获取多个拉伸试样的应力-应变数据，所述拉伸试样取自所述拼焊板，每个所述拉伸试样包括所述第一母材和/或所述第二母材以及所述焊接区域；基于混合准则，根据所述多个拉伸试样的应力-应变数据，确定所述多个拉伸试样中的焊接区域的等效应力-应变；利用所述多个拉伸试样中的焊接区域的等效应力-应变，对所述焊接区域的材料硬化swift模型进行数据拟合；基于所述焊接区域的材料硬化swift模型、屈服模型以及失效模型，进行所述拼焊板的成形性能预测。
3、根据上述技术手段，该性能预测方法充分考虑了母材和焊接区域的材料性能差异，利用单向拉伸实验和混合准则法，推导出了焊接区域材料的力学性能参数，并根据这些参数建立了焊接区域的材料硬化模型，基于焊接区域的材料硬化模型、屈服模型以及失效模型，将焊接区域单独建模并赋予其材料属性，能够有效的预测拼焊板的变形机理和成型缺陷。
4、进一步，所述焊接区域包括所述第一母材和所述第二母材之间的焊缝、所述焊缝与所述第一母材之间的第一焊接热影响区以及所述焊缝与所述第二母材之间的第二焊接热影响区。
5、根据上述技术手段，在焊接过程中，第一母材和第二母材的接缝以及焊料受热融化，在这个过程中会使母材的部分区域的温度升高，该部分母材(即热影响区)在受热和降温之后，其力学性能发生变化。因此，在建模时考虑该部分的性能变化，将其与焊缝一起视为焊接区域，使得建立的方针模型更贴近真实情况。
6、进一步，在所述制备多个拉伸试样之前，所述方法还包括：确定所述拼焊板垂直于所述焊缝的剖面上的多个取样点的硬度；根据所述多个取样点的硬度，确定所述第一焊接热影响区和所述第二焊接热影响区。
7、根据上述技术手段，基于拼焊板上的测量点的硬度表征其力学性能，根据硬度测量的结果确定的热影响区更贴近于真实情况，该技术方案能够提高建模精度，从而提高预测性能。
8、进一步，所述焊接区域的失效模型为所述焊接区域的成形极限曲线；所述方法还包括：获取成形极限试样中的焊接区域的主应变和次应变，所述成形极限试样至少包括所述第一母材、所述第二母材以及所述焊接区域；根据所述焊接区域的最大主应变和最小次应变，确定所述焊接区域的成形极限曲线。
9、根据上述技术手段，该成形极限试验的操作简便，通用性强，利用其构建的失效判据模型能够提高仿真建模精度，从而提高预测性能。
10、进一步，所述混合准则包括：在所述拉伸试验中，所述第一母材和/或所述第二母材的等效应变与所述焊接区域的等效应变相同；所述焊接区域的材料性能各向同性，所述屈服模型为hill-48屈服模型。
11、根据上述技术手段，将焊接区域的等效应变和母材的等效应变视为相同，能够在确保建模精度的同时降低计算的复杂度。hill48模型考虑了主应力的线性组合，对非轴对称加载有更好的适应性模型，能更好地描述多轴加载条件下材料的屈服行为，与本技术实施例适用的拼焊板成形性能预测的适配度较高。
12、进一步，所述基于所述焊接区域的材料硬化swift模型、屈服模型以及失效模型，进行所述拼焊板的成形性能预测，包括：根据所述材料硬化swift模型、所述屈服模型和所述失效模型，构建所述拼焊板的成形仿真模型；根据所述成形仿真模型，对所述拼焊板进行仿真计算；其中，所述成形仿真模型的焊接区域的厚度为所述第一母材的厚度和所述第二母材的厚度的平均值。
13、根据上述技术手段，该拼焊板坯料模型的构建方法通过将焊接区域单独建模并单独赋材料属性的方式，更能有效低预测拼焊板的变形机理和成形缺陷，该方法具有广泛适用性，金属薄板如钢、铝、镁等材料的拼焊板都可以采用该方式进行模型构建，为金属薄板拼焊成形性的精准预测奠定坚实基础。
14、进一步，在所述获取多个拉伸试样的应力-应变数据之前，所述方法还包括：制备多个拉伸试样，所述拉伸试样包括所述第一母材和/或第二母材以及所述焊接区域；对所述多个拉伸试样进行单轴拉伸试验，确定所述多个拉伸试样的应力-应变数据。
15、进一步，在所述第一母材和所述第二母材的规格相同的情况下，所述制备多个拉伸试样包括：以所述焊缝的中心线为基准，在所述焊缝的两侧对称取样；在所述第一母材和所述第二母材的规格不同的情况下，所述多个拉伸试样包括多个第一类拉伸试样和多个第二类拉伸试样，所述第一类拉伸试样包括所述第一母材、所述第一热影响区以及所述焊缝，所述第二类拉伸试样包括所述第二母材、所述第二热影响区以及所述焊缝。
16、根据上述技术手段，根据拼焊板母材规格的不同制取不同的拉伸试样，能够避免母材的性能不同对焊接区域力学性能的测量精度的影响。
17、进一步，所述方法还包括：制备成形极限试样，所述成形极限试样至少包括第一母材、所述第二母材以及所述焊接区域；对所述成形极限试样进行成形极限测试，确定所述焊接区域的主应变和次应变。
18、该成形极限试验的操作简便，通用性强，利用其构建的失效判据模型能够提高仿真建模精度，从而提高预测性能。
19、进一步，在对所述成形极限试样进行成形极限测试之前，所述方法还包括：在所述成形极限试样的观测面喷涂散斑；所述对所述成形极限试样进行成形极限测试，包括：基于三维数字散斑技术，利用三维数字散斑应变测量dic系统采集所述成形极限试样中的焊缝以及所述焊缝两侧区域的主应变和次应变。
20、根据上述技术手段，三维数字散斑应变测量dic系统具有高精度、高灵敏度和无接触的特点，能够保证测量结果具有较高的准确性。
21、第二方面，提供一种拼焊板冲压成形性能预测装置，所述拼焊板包括第一母材、第二母材以及所述第一母材和所述第二母材之间的焊接区域，所述装置包括：获取单元，用于获取多个拉伸试样的应力-应变数据，所述拉伸试样取自所述拼焊板，每个所述拉伸试样包括所述第一母材和/或所述第二母材以及所述焊接区域；确定单元，用于基于混合准则，根据所述多个拉伸试样的应力-应变数据，确定所述多个拉伸试样中的焊接区域的等效应力-应变；拟合单元，用于利用所述多个拉伸试样中的焊接区域的等效应力-应变，对所述焊接区域的材料硬化swift模型进行数据拟合；预测单元，用于基于所述焊接区域的材料硬化swift模型、屈服模型以及失效模型，进行所述拼焊板的成形性能预测。
22、第三方面，提供一种拼焊板冲压成形性能预测系统，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以执行如第一方面所述的方法。
23、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如第一方面所述的方法。
技术特征：
1.一种拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，所述拼焊板包括第一母材、第二母材以及所述第一母材和所述第二母材之间的焊接区域，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，所述焊接区域包括所述第一母材和所述第二母材之间的焊缝、所述焊缝与所述第一母材之间的第一焊接热影响区以及所述焊缝与所述第二母材之间的第二焊接热影响区。
3.根据权利要求2所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求2所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，所述焊接区域的失效模型为所述焊接区域的成形极限曲线；
5.根据权利要求2所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，
6.根据权利要求1-5中任一项所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，所述基于所述焊接区域的材料硬化swift模型、屈服模型以及失效模型，进行所述拼焊板的成形性能预测，包括：
7.根据权利要求1-5所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，在所述获取多个拉伸试样的应力-应变数据之前，所述方法还包括：
8.根据权利要求7所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，
9.根据权利要求4所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的拼焊板冲压成形性能预测方法，其特征在于，在对所述成形极限试样进行成形极限测试之前，所述方法还包括：在所述成形极限试样的观测面喷涂散斑；
11.一种拼焊板冲压成形性能预测装置，其特征在于，所述拼焊板包括第一母材、第二母材以及所述第一母材和所述第二母材之间的焊接区域，所述装置包括：
12.一种拼焊板冲压成形性能预测系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
技术总结
本申请涉及一种拼焊板冲压成形性能预测方法及装置、系统及存储介质，拼焊板包括第一母材、第二母材以及第一母材和第二母材之间的焊接区域，该方法包括：获取多个拉伸试样的应力‑应变数据；根据多个拉伸试样的应力‑应变数据，确定多个拉伸试样中的焊接区域的等效应力‑应变；利用多个拉伸试样中的焊接区域的等效应力‑应变，对焊接区域的材料硬化swift模型进行数据拟合；基于焊接区域的材料硬化swift模型、屈服模型以及失效模型，进行拼焊板的成形性能预测。该性能预测方法考虑了母材和焊接区域的材料差异，建立了焊接区域的材料模型，将焊接区域单独建模并赋予其材料属性，能够有效的预测拼焊板的变形机理和成型缺陷。
技术研发人员：李泽勇,张金生,高聪,兰莎,王志白
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23