(19)中华 人民共和国 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 202111559408.9 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 韩星会　华林　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 朱宏伟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制 与协调分配方法 (57)摘要 本发明涉及一种薄壁高筋构件空间包络成 形金属流动控制与协调分配方法， 包括以下步 骤： S1、 板坯区域划分； S2、 计算不同时刻薄壁高 筋构件多台阶结构数目； S3、 建立板坯基元体水 平方向受力平衡微分方程； S4、 建立板坯基元体 屈服方程； S5、 建立板坯基元体垂直应力计算方 程； S6、 计算每个拐角区的垂直应力分布； S7、 计 算每段水平飞边的垂直应力分布； S8、 计算每段 竖直飞边的垂直应力分布； S9、 确定瞬时分流面 位置； S10、 计算筋高瞬时增量和单侧飞边长度瞬 时增量； S11、 计算最终筋高和最终单侧飞边长 度； S12、 进行最终筋高和最终单侧飞边长度优 化。 本发明可 以消除成形缺陷， 实现薄壁高筋构 件腹板高筋协调成形， 提高薄壁高筋构件空间包 络成形高筋成形极限。 权利要求书4页 说明书9页 附图4页 CN 114239285 A 2022.03.25 CN 114239285 A 1.一种薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： S1、 根据板坯与模具接触状态不同对板坯进行区域划分； S2、 计算不同时刻薄壁 高筋构件多台阶结构数 目； S3、 建立板坯基元体水平方向受力平衡微分方程； S4、 建立板坯 基元体屈服方程； S5、 建立板坯基元体垂直应力计算方程； S6、 计算每个拐角区的垂直应力 分布； S7、 计算每段水平飞边的垂直应力分布； S8、 计算每段竖直飞边的垂直应力分布； S9、 确定瞬时分流面位置； S10、 计算筋高瞬时增量和单侧飞边长度瞬时增量； S11、 计算最终筋 高和最终单侧飞边长度； S12、 进行最终筋高和最终单侧飞边长度优化， 实现薄壁高筋构件 空间包络成形 金属多向流动控制与协调分配设计。 2.根据权利要求1所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述步骤S2中， 不同时刻薄壁高筋构件多台阶结构 数目Ni通过如方程(1)计 算： 其中LSi为不同时刻多台阶结构长度， e为多台阶结构每一段的长度， i为时间变量， i＝ 0,1,2……n。 3.根据权利要求2所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述 步骤S3中， 板坯基元体水平方向受力平衡微分方程如方程(2)所示： σx(H‑vti)‑( σx+dσx)(H‑vti)‑( τ1+τ2)dx＝0  (2) 其中σx为水平应力， H为板坯初始厚度， v为模具进给速度， ti为瞬时成形时刻， dx为板坯 基元体宽度， τ1和 τ2为切应力。 4.根据权利要求3所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述 步骤S4中， 板坯基元体屈服方程如方程(3)所示： σy‑σx＝2k  (3) 其中k为剪切屈服强度， σy为垂直应力。 5.根据权利要求4所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述步骤S5中， 根据方程(2)和方程(3)建立的板坯基元体垂直应力计算方 程如方程(4)所示： 其中C为常数， 由边界条件决定； 在所述步骤S6中， 每 个拐角区的垂直应力分布σ1计算方程如方程(5)所示： σ1＝2k   (5)。 6.根据权利要求5所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述 步骤S7中， 根据方程(4)代入应力边界条件 和 和常摩擦条件， 每段水平 飞边的垂直 应力分布σ2计算方程如方程(6)所示：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114239285 A 2其中m为摩擦因子， H0是飞边初始厚度， ti是瞬时成形时刻， L是板坯初 始宽度， xki是瞬时 分流面位置， P为奇数且 满足0<P<Ni。 7.根据权利要求6所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述 步骤S8中， 根据方程(4)， 代入应力边界条件 和 和常摩擦条件， 每段竖直飞边的垂直 应力分布σ3计算方程如方程(7)所示： 其中f为竖直飞边厚度， P为偶数且 满足0<P<Ni。 8.根据权利要求7所述的薄壁高筋构件空间包络成形金属流动控制与协调分配方法， 其特征在于， 在所述步骤S9中， 根据分流面两侧垂直应力 分布在分流面处垂直应力相等这 一力学条件确定瞬时分流 面位置； 当分流面xki＝b/2时， 需满足以下 前提条件： 当分流面b/2<xki<L/2时， 需满足以下 前提条件： 在此前提下， 分流 面的位置可以表示 为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114239285 A 3