不同硬化模型对CP1180钢在大变形下的适用性评估

doi:10.3901/JME.2025.18.118

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (18): 118-126.doi: 10.3901/JME.2025.18.118

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不同硬化模型对CP1180钢在大变形下的适用性评估

韩龙帅^1,2, 官英平¹, 韩赟², 李学涛², 邱木生^1,2, 郑学斌²

1. 燕山大学机械工程学院秦皇岛 066004;
2. 首钢集团有限公司技术研究院北京 100043

收稿日期:2024-09-05 修回日期:2025-03-02 出版日期:2025-09-20 发布日期:2025-11-08
作者简介:韩龙帅，男，1988年出生，博士研究生。主要研究方向为板材冲压成形工艺。E-mail：hls1831056@163.com;官英平(通信作者)，男，1963年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为板材冲压成形工艺及质量控制和锻造成形工艺及质量控制技术。E-mail：gyp@ysu.edu.cn
基金资助:
河北省自然科学基金(高端钢铁联合基金)资助项目(E2022203205)

Applicability Evaluation of Different Hardening Model for CP1180 Steel under Large Deformation

HAN Longshuai^1,2, GUAN Yingping¹, HAN Yun², LI Xuetao², QIU Musheng^1,2, ZHENG Xuebin²

1. College of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004;
2. Shougang Research Institute of Technology, Beijing 100043

Received:2024-09-05 Revised:2025-03-02 Online:2025-09-20 Published:2025-11-08

摘要/Abstract

摘要： 基于单向拉伸试验获得的真实应力-应变数据，通过曲线拟合来确定硬化模型参数，是目前确定金属薄板应力-应变关系广泛应用的方法。然而，硬化模型的外推结果因所选模型和参数的不同而有所差异，为此，准确研究超高强复相钢CP1180大变形下硬化模型的适用性有重要的意义。采用单向拉伸试验得到材料的真实应力应变数据，基于Hollomon、Lian、Swift、Hockett-Sherby及Swift/Hockett-Sherby模型对曲线进行拟合，建立了材料室温下塑性变形硬化模型。采用液压胀形试验并结合DIC在线检测技术得到了材料胀形件顶点处大应变范围下的真实等效应力应变数据，验证了不同模型的准确性。对厚度为1.48 mm的超高强钢板CP1180分别进行弯曲试验和有限元模拟分析，结果表明，板料弯曲试验后拉伸方向的最大塑性应变为0.249 3，S/H-S(a=0.4)模型计算得到的应变为0.253 56，偏差仅有1.68%，预测精度最高。

关键词: 超高强复相钢CP1180, 硬化模型, 弯曲, 有限元模拟

Abstract: Based on uniaxial tensile tests, the real stress-strain data is obtained to determine the parameters of the hardening model through curve fitting. This method is widely used to establish the stress-strain relationship for metal thin plates. However, the extrapolation results of the hardening model may vary depending on the chosen model and parameters. Therefore, it is crucial to accurately assess the applicability of the hardening model under significant deformation for CP1180 ultra-high strength complex phase steel. The uniaxial tensile test is used to obtain the true stress-strain date of the material. The curve is fitted at room temperature based on Hollomon, Lian, Swift, Hockett-Sherby and Swift/Hockett-Sherby respectively, and then five hardening models are established. To verify the accuracy of the five models, the combination of the hydraulic bulging test and DIC online detection technology are used to obtain the true equivalent stress-strain date under large strain at vertex of bulging part. The bending test and finite element simulation analysis are conducted on the ultra-high-strength steel plate CP1180 with a thickness of 1.48 mm. The results show that：the maximum plastic strain in the tensile direction after the bending test of the plate is 0.249 3, while the strain calculated by the Swift/Hockett-Sherby (a=0.4) model is 0.253 56，with a deviation of only 1.68%, which had the highest prediction accuracy.

Key words: ultra-high strength complex phase steel CP1180, hardening model, bending, finite element simulation

中图分类号:

TG386

韩龙帅, 官英平, 韩赟, 李学涛, 邱木生, 郑学斌. 不同硬化模型对CP1180钢在大变形下的适用性评估[J]. 机械工程学报, 2025, 61(18): 118-126.

HAN Longshuai, GUAN Yingping, HAN Yun, LI Xuetao, QIU Musheng, ZHENG Xuebin. Applicability Evaluation of Different Hardening Model for CP1180 Steel under Large Deformation[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(18): 118-126.

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