近日，沈阳工业大学材料科学与工程学院袁晓光教授团队在车用金属板材复杂各向异性屈服行为建模和本构模型新评价方法建立方面开展了较为全面的研究工作，相关成果以题为“Evolution of yield behavior for AA6016-T4 and DP490 - Towards a systematic evaluation strategy for material models”的长篇研究论文发表在力学和机械工程领域国际公认的顶级期刊《International Journal of Plasticity》上。论文第一作者是沈阳工业大学与华晨宝马汽车有限公司联合培养博士生都凯，通讯作者为袁晓光教授和郑文涛副教授。其他合作者包括华晨宝马汽车有限公司冲压车间技术规划黄绍辉总监（企业指导教师）、北京航空航天大学机械工程及自动化学院李小强教授和北方工业大学机械与材料工程学院王海波教授。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103302

    先进各向异性屈服准则要求精确描述材料在简单和复杂加载条件下的塑性各向异性。一般来说，尽管金属板材在冲压操作期间承受的双轴载荷总是沿着主应力轴进行的，但它们很少处于正交各向异性框架。与单轴载荷下表现出的各向异性行为类似，金属板材在更接近实际冲压工况的双轴载荷下也会存在明显的塑性各向异性（图1）。因此，重视复杂应力状态下各向异性屈服和流动行为的建模和评价，对于解决车身覆盖件在母线调试和系列生产中由多轴载荷导致的失效行为具有重要指导意义。

图1 AA6016-T4在不同取样方向下测量的（a）单轴和（b）双轴拉伸（加载比例为4:1）硬化曲线

研究论文在19种比例加载路径下对分别常用于制造外板件和车顶框的AA6016-T4和DP490进行了单轴和十字形试样双轴拉伸以及简单剪切实验。为Poly6屈服准则开发一种能够精确表征法平面和对角线平面屈服和流动的解析建模方法，并系统地调查了几种先进关联/非关联屈服准则在描述塑性各向异性方面的有效性。此外，该研究进一步提出了一种新的评价方法来检验材料模型的适用性，有助于精确判断屈服应力函数和塑性势函数对各向异性屈服和流动的描述能力（图2）。

图2 不同加载路径下测量的法平面和对角线平面（a-b）塑性功等高线和（c-d）塑性应变率方向示意图

该研究得到了宝马集团中国学院英才发展计划、国家自然科学基金（No. 52075025）、以及北京市教育委员会、北京市自然科学基金委员会（No. KZ200010009041）等项目的联合资助。目前，针对汽车板材屈服行为研究方面，袁晓光教授团队已经在《International Journal of Plasticity》、《Journal of Materials Science & Technology》和《Materials & Design》等国际顶级期刊发表多篇高水平研究论文。