在单向拉伸应力条件下,
五金冲压可以通过比较轴向应力与屈服应力来确定材料是否发生了塑性变形,而在多向应力条件下,屈服条件不再是应力应变曲线上的一个点,而是以应力分量或应变分量为坐标的空间曲面,即屈服面,用数学表达式描述屈服面的函数称为屈服函数,也称塑性条件或屈服准则[11, 12],将其作为判断材料变形由弹性状态过渡到塑性状态的标准。 在很大程度上,屈服函数的选择直接影响到板料成形有限元模拟的精度。在冲压成形有限元数值模拟研究早期,板料被处理为各向同性材料,采用von Mises屈服准则描述。但实际上板料经过轧制表现出明显的塑性各向异性特性,Hill’48 各向异性二次椭圆屈服准则被长期广泛用以表示板料的正交各向异性塑性,但其不能准确描述某些金属(如一些铝合金)板料的屈服行为[13]。Hill’79 准则适用于面内各向异性,但因没有剪切分量,所以当应力主方向与各向异性主轴不重合时,不能表征一般的变形。Hill’90 和Hill’93 准则是用于平面应力条件的屈服准则。Hill’90 是对平面应力情况下Hill’48 准则的一种变换,形式由二次拓展到非二次的屈服准则,它没有主方向与各向异性主轴重合的限制,能表征一般的变形。对于0σ 接近于90σ ,但 值远离 值的各向异性材料,现有的大多数准则都不能很好地反映其特性。Hi11’93 准则的表达引入了更多的实验数据,但是因为没有剪切分量,所以当应力主方向与各向异性主轴不重合时,它仍然不能表征一般的变形0r90r[14]。 Barlat和连建设提出了适用于平面应力条件的屈服准则Yld89(本文用Barlat’89 表示),其屈服面与按晶体学为基础计算得到的屈服面一致。1991 年Barlat、Lege等推导了一个更一般的可以考虑三维应力状态的六参数各向异性屈服准则Yld91。后来Barlat等又对该准则进行了改进,相继提出了Yld94[17]和Yld96 准则[18]。2000 年Barlat、Brem等[19]为了更好地描述金属板材,尤其铝合金板材的各向异性行为,提出适用于平面应力状态的Yld2000 屈服准则,通过对Cauchy应力张量进行两个线性转换来反应各向异性特性。因为包含 8 个各向异性参数,相对Yld89 准则能更好地描述面内各向异性。