一家专注流体压力成形技术
【作 者】张久昌;顾楠;杨华超;庄新村
【引 言】
随着新能源汽车的快速发展，动力电池市场需求旺盛。电池壳作为动力电池的重要组成部分，一般经多道次拉深和变薄拉深冲制而成，成形过程中易因材料流动不均发生起皱、破裂和剪切失效等缺陷。因此，准确预测电池壳成形过程中的破裂失效对实际工业生产具有重要意义。工业界通常采用成形极限图预测板料冲压过程中可能出现的失效模式，但传统成形极限图基于线性加载路径建立，对复杂加载路径下的韧性断裂行为预测精度有限。基于损伤思想构建的韧性断裂准则，考虑了成形过程中的应力状态演变历史[1]，为板料成形极限的预测提供了新的途径。
大量研究工作表明，应力三轴度刀和罗德参数L是影响材料韧性断裂的关键因素，前者决定了静水压力对孔洞体积的影响，后者反映了应力偏量对孔洞形状的作用[2]。
本文以宝钢电池壳钢BDCK为研究对象，开展了缺口拉伸和半球凸模胀形两组断裂试验，结合有限元仿真确定了各组试样的断裂应变，并提取了应力三轴度和罗德参数演变曲线;采用曲面拟合法对MMC , DF2015和Hu模型的控制参数进行了标定;在此基础上，绘制了宝钢电池壳钢BDCK的断裂曲面和成形极限图，并加以对比分析;最后，将不同试验组确定的韧性断裂准则，用于半球凸模胀形试验及单道次拉深试验的断裂过程仿真，分析不同模型和参数标定方法的预测精度，以期为电池壳多道次拉深和变薄拉深提供可靠的失效预测手段。
【结 论】
（1）采用试验与仿真混合求解方法，确定了电池壳钢大应变下的应力一应变关系，讨论了半球凸模胀形和缺口拉伸两组试验标定韧性断裂准则控制参数的差异，并用DF2015模型正向预测了半球凸模胀形试验各试样及单道次拉深试样的断裂情况。得出:电池壳钢BDCK的应力一应变关系可用Ludwik和VV两种流动应力模型的加权组合来描述。
（2）半球凸模胀形试验确定的断裂应变高于缺口拉伸试验;基于9种半球凸模胀形试验试样和7种缺口拉伸试验，利用曲面拟合法标定的DF2015模型和Hu模型，相比MMC模型的标定质量更好。
（3）对于同一韧性断裂准则，半球凸模胀形试验标定的断裂模型对半球凸模胀形试验各试样及单道次拉深试样的断裂预测精度更高，更逼近BDCK材料的成形极限。
以下是正文：
