高強度鋼板熱成形性預(yù)測研究進展

劉文權(quán) 盈亮 榮海 胡平

摘要：高強度鋼板熱沖壓成形是實現(xiàn)車身輕量化、保證安全性的重要途徑，近年來得到汽車和鋼鐵工業(yè)的廣泛關(guān)注與應(yīng)用。由于高溫工況的引入，高強度鋼板的力學(xué)行為表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變率和溫度相關(guān)性，為準(zhǔn)確評價板料的熱成形性帶來了挑戰(zhàn)。概述了熱沖壓技術(shù)的工藝特點，從熱成形極限實驗和理論預(yù)測兩方面展開討論，介紹了國內(nèi)外學(xué)者的相關(guān)研究工作，分析了應(yīng)變成形極限方法存在的不足，引出了基于損傷力學(xué)理論的板材成形性評價方法，分別介紹了連續(xù)介質(zhì)損傷和細(xì)觀損傷理論在板材成形性方面的若干研究，以及材料損傷參數(shù)的識別方法。結(jié)合熱沖壓技術(shù)的工藝特點，指出熱沖壓高強度鋼的損傷研究應(yīng)采用實驗、理論及數(shù)值仿真相結(jié)合的方式，并充分考慮溫度、加載速率以及應(yīng)力狀態(tài)對損傷演化的影響。本研究可為完善損傷理論在金屬板材熱沖壓中的應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：損傷力學(xué)；熱沖壓；高強度鋼；熱成形性；參數(shù)識別

中圖分類號：TG306文獻標(biāo)志碼：A

收稿日期：20171220；修回日期：20180102；責(zé)任編輯：馮民

基金項目：國家自然科學(xué)基金（51705065）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（DUT16RC（4）28，DUT17JC38）

第一作者簡介：劉文權(quán)（1989—），男，天津人，博士，主要從事高強度鋼板熱沖壓成形材料高溫成形性方面的研究。

通信作者：盈亮講師，博士。 Email：yingliang@dlut.edu.cn

劉文權(quán) ，盈亮，榮海，等.高強度鋼板熱成形性預(yù)測研究進展[J].河北科技大學(xué)學(xué)報，2018，39（2）：9198.

LIU Wenquan， YING Liang， RONG Hai， et al.Research progress of the prediction method for thermal formability of high strength steel[J].Journal of Hebei University of Science and Technology，2018，39（2）：9198.Research progress of the prediction method for thermal

formability of high strength steel

LIU Wenquan， YING Liang， RONG Hai， HU Ping

（Faculty of Vehicle Engineering and Mechanics， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning 116024， China）

Abstract：Hot stamping of high strength steel is an approach to achieve the lightweight of autobody and guarantee the security of automobile simultaneously， and it has been widely used in the automobile and steel industry in recent years. Due to the high temperature process， the mechanical behaviors of high strength steel are strongly dependent on the deformation temperature and strain rate， which presents a challenge to evaluate the thermal formability accurately. On the basis of the review of the process characteristics of hot stamping， the experimental and theoretical predicted research on the thermal forming limit diagram （FLD） published by overseas and domestic scholars is analyzed. The deficiencies of FLD are discussed， then the evaluation methods for formability based damage mechanics are introduced， which include the continuum damage mechanics and mesoscopic damage mechanics. The calibration methods for damage parameter are also discussed. Finally， some suggestions are given： to accurately study the damage evolution of high strength steel in hot stamping， the influence of deformation temperature， strain rate and stress state must be fully considered. To achieve this， the method combined experiment， theory and numerical simulation must be adopted based on the technological characteristics of the hot stamping technology. This work can provide a reference for the improvement of damage theory in hot stamping of sheet metal， and the related research results can be used to guide process optimization of actual hot stamping， which can effectively shorten the development cycle of new products.

Keywords：damage mechanics； hot stamping； high strength steel； thermal formability； parameter calibration

輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的重要途徑。相較于車身結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化減重，高強度材料的應(yīng)用將得到更加顯著的減重收益，同時也可保證整車的碰撞安全性。高強度鋼板具有極高的比強度，價格遠低于鋁鎂等輕質(zhì)合金，因此，在未來很長一段時間內(nèi)，高強度鋼板都將在汽車輕量化方面得到廣泛應(yīng)用[1]。

河北科技大學(xué)學(xué)報2018年第2期劉文權(quán)，等：高強度鋼板熱成形性預(yù)測研究進展熱沖壓是將傳統(tǒng)金屬熱處理和冷成形相結(jié)合的先進制造技術(shù)，可有效解決高強度鋼板常溫成形回彈大、易破裂、模具磨損嚴(yán)重、壓機噸位要求高等問題[2]。熱沖壓技術(shù)的一般流程如圖1所示。首先，將板材加熱至900 ℃以上并進行充分保溫，以實現(xiàn)板材微觀為均勻的奧氏體組織；然后將紅熱板料快速轉(zhuǎn)運至水冷模具，進行沖壓成形并保壓淬火；最后進行切邊等后續(xù)處理。熱成形零部件的抗拉強度可達1 500 MPa以上，同時具有回彈小、尺寸精度高等優(yōu)點[34]。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對高強度鋼板熱沖壓的技術(shù)特點，在高溫材料力學(xué)性能，板材與模具間的接觸換熱、摩擦，成形工藝優(yōu)化以及板料微觀組織相變預(yù)測等方面開展了大量研究[511]。

圖1熱沖壓技術(shù)一般流程

Fig.1General process of hot stamping technology

在金屬板料塑性成形過程中，材料內(nèi)部會伴隨著損傷的演化發(fā)展，而不合理的成形工藝將造成材料損傷行為的加劇演化，導(dǎo)致板材的開裂破壞[12]。傳統(tǒng)的試錯方法是通過不斷調(diào)整成形工藝、更改模具尺寸等方式，對上述問題予以解決。然而，該方法必將耗費大量的人力、物力，同時延長生產(chǎn)周期。有限元仿真技術(shù)的發(fā)展使得工程師可以對成形過程進行仿真預(yù)測，進而選取適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)則對板材的成形性進行評價，以優(yōu)化成形工藝，縮短研發(fā)周期。板材的成形極限是指在一定的變形條件下材料所能允許的不發(fā)生破裂的最大塑性變形程度。在此概念下提出的成形極限圖FLD（forming limit diagram）[1314]被廣泛應(yīng)用于評定板材成形中的集中性失穩(wěn)和危險點位置的確定，在優(yōu)化模具設(shè)計、控制產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。

然而，應(yīng)變成形極限圖一般由線性或近似線性路徑的脹形實驗獲得。在實際的成形過程中，板材的變形路徑并非線性；進一步的研究表明，應(yīng)變成形極限具有顯著的變形路徑相關(guān)性，這均給應(yīng)變成形極限圖的應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)＼[1516＼]。同時，熱沖壓是一個溫度連續(xù)變化的過程，高強度板材的成形性能不僅受應(yīng)變大小和路徑的影響，而且將強烈依賴于溫度、應(yīng)變率以及成形工藝窗口等多因素的選擇。因此，簡單地將傳統(tǒng)成形極限方法應(yīng)用于熱沖壓板材成形性研究是不可取的。本文將對國內(nèi)外學(xué)者在熱沖壓成形性方面的研究進行綜述，包括成形極限理論和實驗方法的研究以及損傷理論在板材成形性研究中的應(yīng)用，以期為熱沖壓高強度鋼板，乃至鎂鋁合金的成形性研究提供借鑒意義。

1基于實驗的高強度鋼板熱成形極限研究

常溫成形極限可通過曲面法和平面法2種方式獲得[1718]，其中以NAKAZIMA等[17]提出的半球形凸模脹形實驗應(yīng)用最為廣泛。熱成形極限實驗研究可為理論的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐，同時實驗結(jié)果對熱沖壓工藝優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。然而，高溫工況的引入也為實驗的開展帶來了若干困難。

材料的高溫應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是熱沖壓數(shù)值仿真所需的重要數(shù)據(jù)，同時其流變特性也可作為評價板材成形性的重要依據(jù)。MERKLEIN等[7]采用Gleeble1500熱力模擬實驗機，根據(jù)實際熱沖壓的工藝特點，對22MnB5在不同溫度和應(yīng)變率下的熱力學(xué)性能進行了比較系統(tǒng)的研究，證實溫度和應(yīng)變率對22MnB5的力學(xué)行為有很大的影響。意大利帕多瓦大學(xué)的TURETTA等[19]采用Gleeble3800實驗機對硼鋼22MnB5的奧氏體化溫度、保溫時間以及高溫流變行為進行了分析。同時，為研究高溫板材的成形性開發(fā)了能模擬實際熱沖壓工藝的成形極限設(shè)備。該套設(shè)備根據(jù)NAKAZIMA測試原理，采用加熱棒對凸模、凹模以及壓邊圈進行加熱，以實現(xiàn)不同的測試工況；采用感應(yīng)線圈實現(xiàn)對板材的均勻加熱和保溫；采用紅外熱像儀對板材溫度進行實時監(jiān)控；同時，該套設(shè)備集成了光學(xué)應(yīng)變采集系統(tǒng)，可對板材在脹形過程中的應(yīng)變進行采集分析。利用該套設(shè)備，BARIANI等[20]測取了奧氏體態(tài)22MnB5在600 ℃下的成形極限曲線。GEORGIADIS等[21]對22MnB5薄板（0.50， 0.80， 1.25 mm）的熱成形性進行了研究，分析了等溫、非等溫成形以及厚度變化對板材成形極限的影響。MIN等[22]采用電阻爐對板材進行加熱保溫，進而轉(zhuǎn)運至放有隔熱石棉的模具上，圖2高強度鋼22MnB5三維熱

成形極限TFLD

Fig.2Threedimensional TFLD for 22MnB5

high strength steel近似實現(xiàn)了800 ℃下22MnB5的脹形實驗，而極限應(yīng)變則通過板材斷裂處附近橢圓網(wǎng)格的長短軸計算獲得。采用同樣的方式，LI等[23]研究了不同成形溫度、板材厚度對成形極限的影響。為保證脹形過程中板材溫度的均勻性以及開展更高溫度的實驗測試，SHI等[24]開發(fā)了鐘罩式加熱的成形極限測試裝備，并進行了大量實驗研究，考慮熱沖壓板材溫度連續(xù)變化的特點，首次提出了三維熱成形極限曲面TFLD（ThermalFLD）的概念，并作為破裂準(zhǔn)則引入到自主開發(fā)的KMAS/HF熱沖壓成形分析模塊，實現(xiàn)了熱成形溫度區(qū)間內(nèi)板材成形性的評價，如圖2所示。CUI等[25]進一步發(fā)展了上述概念，將溫度范圍擴大到了室溫至800 ℃，并應(yīng)用于實際B柱板材的熱沖壓仿真預(yù)測。

2基于失穩(wěn)理論和斷裂準(zhǔn)則的高強度鋼板熱成形極限研究

在成形極限理論預(yù)測方面，現(xiàn)有研究多采用韌性斷裂準(zhǔn)則和失穩(wěn)理論2種方式，并結(jié)合材材特性和成形工藝進行適當(dāng)修正。

LI等[23]基于Ohs韌性斷裂準(zhǔn)則和LoganHosford屈服函數(shù)對22MnB5不同厚度板材在800 ℃下的成形極限進行了預(yù)測并與實驗做了對比分析；而在600 ℃和700 ℃下，紅熱板材在脹形過程中出現(xiàn)了奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變，因此LI等采用的理論模型并不能對以上兩種溫度成形極限進行準(zhǔn)確預(yù)測。LEE等[26]對Cockcroft準(zhǔn)則進行了修正，使其能考慮應(yīng)變路徑的影響，進而結(jié)合改進的高溫拉伸實驗預(yù)測了22MnB5在不同溫度和應(yīng)變率下的成形極限圖；其中，通過高溫拉伸實驗僅可獲得FLD的左半部分，因此，該理論方法對右半部分預(yù)測的可靠性仍需進一步驗證。MIN等[22]基于尖點理論和LoganHosford屈服函數(shù)建立了相應(yīng)的熱成形極限預(yù)測方法并與實驗結(jié)果進行了對比分析。研究表明，屈服函數(shù)的階次對FLD右半部分影響顯著。LI等[27]采用MK凹槽模型對22MnB5的熱成形極限進行了預(yù)測，并對比了NH和MR兩種硬化法則對預(yù)測結(jié)果的影響。SHI等[28]對比了4種韌性斷裂準(zhǔn)則對22MnB5熱成形極限預(yù)測結(jié)果的影響。與LI等[23]的預(yù)測結(jié)果相似，每一種斷裂準(zhǔn)則預(yù)測的FLD均呈現(xiàn)主應(yīng)變隨著次應(yīng)變增大而減小的趨勢。其中，Ohs準(zhǔn)則與實驗結(jié)果更為接近。

采用斷裂準(zhǔn)則和傳統(tǒng)失穩(wěn)理論進行的成形極限預(yù)測不能考慮材料內(nèi)部的損傷演化；另一方面，為解決應(yīng)變成形極限路徑相關(guān)性問題而提出的應(yīng)力成形極限圖FLSD（forming limit stress diagram），其計算過程比較繁瑣，而預(yù)測結(jié)果很大程度上依賴于本構(gòu)關(guān)系的選擇。目前，有研究表明，應(yīng)力成形極限在某些變形狀態(tài)下也將表現(xiàn)出路徑相關(guān)性[29]。

3基于損傷理論的板材成形性研究

3.1基于連續(xù)介質(zhì)損傷理論的板材成形性研究

金屬板材的韌性斷裂可歸結(jié)于材料內(nèi)部孔洞損傷的形核、長大、聚合。因此，采用損傷理論對材料的成形性進行研究，能對其斷裂機理進行更加深入的解析。

在金屬板材成形研究領(lǐng)域，相關(guān)學(xué)者基于連續(xù)介質(zhì)損傷CDM （continuum damage mechanics） 理論已開展了部分工作[3032]。HADDAG等[33]采用CDM方法描述了板材塑性變形過程中的應(yīng)變局部化現(xiàn)象，并分別結(jié)合AFS和TEODOSIU硬化模型預(yù)測了低碳鋼的成形極限。BARIANI等[34]基于經(jīng)典的LEMAITRE連續(xù)介質(zhì)損傷模型對熱沖壓鋼USIBOR1500的斷裂行為進行了研究：采用軟件Forge2008對近似570 ℃下USIBOR1500鋼板的NAKAZIMA脹形過程進行數(shù)值模擬，其預(yù)測的板材斷裂位置與實驗結(jié)果具有較高的一致性。盈亮等[35]基于LEMAITRE連續(xù)損傷模型建立了耦合損傷的熱彈塑性本構(gòu)方程，通過熱拉伸實驗和優(yōu)化計算，確定了22MnB5不同溫度、應(yīng)變率下的損傷參數(shù)，并對某車身B柱的熱沖壓過程進行了數(shù)值模擬。唐炳濤[36]推導(dǎo)了考慮有效應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變對損傷影響的LEMAITRE韌性損傷演化方程，建立了耦合連續(xù)體損傷理論的22MnB5成形極限預(yù)測方法?；谶B續(xù)介質(zhì)損傷理論，LIN等[37]建立了一套新的耦合損傷統(tǒng)一粘塑性本構(gòu)方程，并將其應(yīng)用于鋁合金5754熱成形極限的預(yù)測研究。參考LIN的工作，周靖[38]和莊蔚敏等[39]分別針對高強度鋼22MnB5及鋁合金7075構(gòu)建了基于位錯密度的耦合損傷統(tǒng)一粘塑性本構(gòu)方程組，通過數(shù)值積分及優(yōu)化算法對材料的損傷參數(shù)進行了確定，并進一步實現(xiàn)了對所研究材料在不同溫度及應(yīng)變率下成形極限的預(yù)測。

然而，上述研究仍存在一些共性問題：首先，CDM損傷本構(gòu)方程單純引入標(biāo)量、矢量或張量進行損傷形式的假設(shè)性描述。由于很難準(zhǔn)確測定高溫成形過程的真實臨界損傷因子，現(xiàn)有研究中作為斷裂判定依據(jù)的臨界損傷因子的選取具有很大的隨意性，無法證實其真實性；其次，板料變形過程中發(fā)生的延性損傷對微觀結(jié)構(gòu)的變化十分敏感，無法結(jié)合損傷的物理意義表征材料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)的非線性變化。上述問題使得基于CDM理論的板材成形性研究仍需進一步完善。

3.2基于細(xì)觀損傷理論的板材成形性研究

細(xì)觀損傷力學(xué)是金屬損傷理論的另一個主要研究體系。將細(xì)觀損傷的概念帶入到宏觀彈塑性斷裂問題的研究中，可全面認(rèn)識材料損傷演化到宏觀微裂紋產(chǎn)生這樣一個內(nèi)在關(guān)聯(lián)的復(fù)雜變形過程。

基于有限大基體中包含微孔洞的體胞模型，GURSON[40]于1977年首次建立了多孔損傷塑性勢模型，后續(xù)學(xué)者在該模型的基礎(chǔ)上進行了大量的研究與應(yīng)用。原始GURSON模型僅考慮了孔洞的長大過程，未包括孔洞形核、孔洞間的相互作用以及孔洞聚合等因素對材料力學(xué)性能的影響。針對上述問題，TVERGAARD和NEEDLEMAN及其合作者開展了大量的研究[4146]。目前，學(xué)者將由GURSON提出，經(jīng)TVERGAARD和NEEDLEMAN修正的損傷模型稱之為GTN模型。ABBASI等[46]采用GTN細(xì)觀損傷模型成功地開展了IF鋼激光拼焊板的成形極限預(yù)測研究。陳志英[47]推導(dǎo)了考慮塑性各向異性的Hill48GTN和Barlat89GTN細(xì)觀損傷模型，并將臨界孔洞體積分?jǐn)?shù)作為失穩(wěn)判據(jù)應(yīng)用于AA5052鋁合金圓杯形拉伸件的成形性預(yù)測。HE等[48]通過開展鋁合金5052原位拉伸實驗并結(jié)合數(shù)值仿真，對平面應(yīng)力狀態(tài)下考慮各向異性修正GTN模型的損傷參數(shù)進行了識別；進一步通過對NAKAZIMA實驗的有限元仿真，建立了鋁合金5052的應(yīng)力成形極限圖FLSD。WANG等[49]采用冪律硬化法則同時結(jié)合GTN模型對鎂合金的損傷參數(shù)進行了識別并應(yīng)用于鎂合金板材的溫成形仿真預(yù)測。GENEY等[50]采用GTN模型對兩種奧氏體不銹鋼在室溫和280 ℃下的斷裂行為進行了仿真研究，結(jié)果表明：除初始孔洞體積分?jǐn)?shù)外，其他損傷相關(guān)參數(shù)均與溫度有關(guān)。TINET等[51]通過高溫拉伸實驗對AISI303不銹鋼的損傷演化機理進行分析，證實了GTN模型中臨界孔洞體積分?jǐn)?shù)和失效孔洞體積分?jǐn)?shù)的物理意義。其中，臨界孔洞體積分?jǐn)?shù)依賴于變形溫度、應(yīng)力三軸度、外部載荷與軋制方向間的角度。劉文權(quán)等[5253]分別對高強鋼22MnB5脹形熱成形實驗和鋁合金7075T6的深沖盒熱成形實驗進行考慮損傷的仿真研究，驗證了GTN損傷模型在熱成形數(shù)值研究中的適用性，但其忽視了應(yīng)變率對材料損傷演化的影響。此外，國內(nèi)外學(xué)者通過直接對損傷模型本身進行修正或通過添加新?lián)p傷變量的方式，對GURSON損傷模型不能準(zhǔn)確預(yù)測低應(yīng)力三軸度下材料的斷裂問題進行了若干研究[5458]。綜上，細(xì)觀損傷模型通過引入現(xiàn)象學(xué)參數(shù)考慮了材料孔洞演化對本構(gòu)關(guān)系的影響，且具有與材料變形歷史、應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)的特點，使得GTN類損傷模型在板材成形仿真中的應(yīng)用具有很大潛力。因此，全面開展熱力耦合條件下考慮細(xì)觀損傷的板材熱沖壓成形性能預(yù)測研究將是一個重要的發(fā)展方向。

3.3材料損傷識別研究進展

損傷參數(shù)的準(zhǔn)確識別是板材成形性仿真可靠性的重要保障，而針對考慮損傷影響的高強度鋼板熱沖壓研究來講，其準(zhǔn)確性還依賴于對溫度、應(yīng)變率影響下材料內(nèi)部損傷的合理描述。

損傷參數(shù)識別的主要方法為代表性體積單元法、顯微觀測法和參數(shù)反分析法。SIRINAKORN等[59]采用代表性體積單元的方法，考慮了晶界的影響，確定了雙相（DP）鋼的損傷參數(shù)。HE等[48]基于顯微法確定了鋁合金5052O1的損傷參數(shù)。YAN等[60]利用顯微圖像的方法確定了某硅鋼薄板的損傷特征參數(shù)并對冷軋硅鋼薄板的邊裂問題進行了仿真研究。上述研究需開展材料的單向拉伸實驗并結(jié)合顯微觀測，然而熱力耦合的高溫拉伸實驗工況復(fù)雜，材料的微觀結(jié)構(gòu)也會隨著溫度的改變而發(fā)生變化。因此，上述以機理分析和顯微觀測為基礎(chǔ)的參數(shù)識別方法難以滿足熱成形過程的損傷參數(shù)識別需求。另一方面，通過顯微觀測直接獲得的孔洞體積分?jǐn)?shù)與損傷模型中的參數(shù)值存在一定差異[47，61]。目前，依靠參數(shù)反分析方法可以很好地解決多目標(biāo)約束條件下宏、微觀耦合本構(gòu)關(guān)系中損傷參數(shù)的求解問題。在應(yīng)用與實驗相同的邊值和初值條件下，損傷參數(shù)可以通過優(yōu)化技術(shù)使得物理量的計算值和真實值（實驗值）差值的某一范數(shù)最小加以確定。孫彩鳳等[62]基于冪指數(shù)材料硬化模型和二階響應(yīng)面法，利用硬化參數(shù)建立誤差評價函數(shù)，實現(xiàn)了DP780鋼的損傷參數(shù)測定。ABBASSI等[63]采用3層ANN結(jié)構(gòu)和反向傳播算法確定了304不銹鋼的GTN損傷參數(shù)，隨后進行了橢圓和埃里克森杯突實驗的有限元分析，仿真與實驗結(jié)果具有高度的一致性。TANG等[32]基于最小二乘原理構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，用以評價實驗與仿真結(jié)果間的差別，進一步采用遺傳算法對模型參數(shù)進行優(yōu)化以獲取最小的目標(biāo)函數(shù)值，得到了修正的LEMAITRE損傷模型參數(shù)。劉文權(quán)等[52]根據(jù)中心復(fù)合實驗設(shè)計進行高溫單向拉伸的數(shù)值模擬，進而構(gòu)建響應(yīng)曲面模型并采用遺傳算法對參數(shù)進行求解，獲得了熱成形高強度鋼的細(xì)觀損傷特征參數(shù)?？梢?，針對不同的問題而采用對應(yīng)的反分析方法來獲取材料損傷參數(shù)是可取的。因此，通過構(gòu)建適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)函數(shù)，結(jié)合數(shù)值反算、金相顯微觀察及合適的優(yōu)化策略，綜合測定各損傷特征參數(shù)并描述其演化過程，是開展熱成形高溫?fù)p傷演化機理研究的重要橋梁和途徑。

4結(jié)語

金屬板材成形極限是沖壓領(lǐng)域國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點問題，對成形性的準(zhǔn)確評價可最大限度發(fā)揮材料的使用價值。隨著實驗手段、理論研究以及計算機輔助技術(shù)的發(fā)展，若干成形極限預(yù)測方法被提出。對于高強度鋼板熱沖壓技術(shù)來講，材料的成形性不僅取決于變形狀態(tài)，而且強烈依賴于成形溫度、應(yīng)變率以及成形工藝的選擇。上述因素給基于應(yīng)變的成形極限圖的應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。盡管有學(xué)者對高強度鋼板在不同溫度下的成形極限進行了實驗及理論預(yù)測研究，但其仍不完全符合熱沖壓板料溫度連續(xù)變化的特點；另一方面，應(yīng)變路徑相關(guān)性的短板也限制了應(yīng)變成形極限圖的應(yīng)用范圍。金屬板材的韌性斷裂可歸因于材料內(nèi)部孔洞損傷的演化，這為板材的成形性研究提供了思路。針對熱沖壓技術(shù)的工藝特點，在今后的研究中，可結(jié)合先進的實驗觀測手段對材料在不同溫度（恒溫、變溫）、不同應(yīng)力狀態(tài)和不同加載速率等工況下的微觀缺陷進行觀測，分析損傷演化規(guī)律，進而實現(xiàn)對損傷理論模型的完善。通過建立精確的有限元模型，并開發(fā)耦合損傷的本構(gòu)積分算法，實現(xiàn)對熱沖壓板材成形性的有效預(yù)測。上述工作可為實際熱沖壓工藝的優(yōu)化提供指導(dǎo)并促進損傷理論在新材料、新工藝中的發(fā)展。

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2018年4月Journal of Hebei University of Science and TechnologyApr. 2018