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1、2007年1月农业机械学报第38卷第1期冲压成形极限图虚拟试验曹宏深林敦文关绍康【摘要】基于非线性有限元软件系统平台进行虚拟FLD试验,即通过数字建模虚化FLD试验装置及其试样,在不使用塑性失稳准则或断裂准则的情况下,利用数值模拟运算求解板材发生塑性失稳时的极限应变,并把这些应变拟合成相应的成形极限曲线(FLC)。虚拟FLC不仅与实测FLC之间具有比较接近的几何图形,而且彼此间的最大应变误差(1、2)仅为4%,因此从工程上讲,虚拟FLD试验具有替代或部分替代实测FLD试验的可能性。关键词:板材成形冲压成形极限图虚拟试验中图分类号:TG386;TG115文献标识码:A
2、VirtualTestingforFormingLimitDiagram121CaoHongshenLinDunwenGuanShaokang(1.ZhengzhouUniversity2.GuangzhouHondaAutomobileCo.,Ltd.)AbstractThevirtualFLDtestingiscarriedoutbymeansofthenon-linearFEMsoftware:withoutusinganyinstabilityhypotheses,thelimitstrainsofthesheetmetals,whenthesheetmetalsb
3、egininstabilityduringtheirforming,areresolvedandtheFLCsarefitwiththesestrainsthroughmakingupthevirtualFLDtestingfacilitiesandspecimensbyusingofdigitalmodeling.ThevirtualFLCsaregraphicallyaliketotheFLCsfitwiththelimitedstrainsdetectedbythetrueformingtestsofthesheetmetals,andthemaximalstrain
4、errors(1,2)isonly4%betweenthetwokindsofFLCs.Therefore,it'llbepossbleforthevirtualFLDtestingtoreplacethetrueFLDtestingforengineeringapplication,orpartially.KeywordsSheetmetalforming,Forminglimitdiagram,Virtualtest工程技术基础。本文基于通用非线性有限元数值模引言拟分析方法,以铝合金板材为对象进行冲压成形极就材料工程、材料加工和材料应用等试验技术限图(FLD)虚
5、拟试验。而言,虚拟试验可以泛指所有基于运动仿真和数值1虚拟FLD试验建模模拟软件系统平台,对整个物质试验过程进行数字仿真虚化和数值模拟运算的检测性工程技术方法。冲压成形极限图(forminglimitdiagram,简称与传统的材料试验相比,虚拟试验的最大特点是可FLD),力学上指冲压板材在不同应力条件或不同应以超越真实物质材料约束,并运用数字化方法虚拟变路径下发生颈缩或破裂之前可以达到的极限板面构造理想中的材料试验对象以及相应的试验技术装应变量的集合,技术上是分析冲压成形工艺过程能置,从不同的工程应用角度出发研究、预测和优化材否稳定发展的判据,而在材料学方面则代表板材抵料
6、化学、材料物理、材料工程和材料加工应用之间的抗冲压破裂失稳的塑性成形性能,其图形内容包括技术关系,为各种新材料的开发和应用建立科学的应变坐标系、极限应变量和成形极限曲线(forming收稿日期:2005-09-02曹宏深郑州大学材料科学与工程学院副教授,450052郑州市林敦文广州本田汽车有限公司冲压科硕士,510770广州市关绍康郑州大学材料科学与工程学院院长教授博士生导师138农业机械学报2007年[1～2]limitcurve,简称FLC)等。成形极限曲线分为零转动约束。凸模运动通过试样的控制节点来实现,左、右两部分,如图1所示,测绘FLD的经典试验方即把该节点与凸模
7、耦合关联,使该节点的z向运动法属于工艺模拟性质的刚性半球头凸模冲压胀转化为凸模的直线运动。[2]形,如图2所示。图3虚拟FLD试验模型(凸模直径100mm)Fig.3VirtualFLDtestmodel(a)拉-压试验模型(b)双拉试验模型图1冲压成形极限图1.凹模2.试样3.压边圈4.凸模Fig.1Forminglimitdiagram(2)虚拟试样为简化有限元运算,与传统冲压成形理论分析类似,忽略试样板厚方向应力,并假设板材试样塑性变形体积不变、塑性厚向异性、塑性等向强化,且服[3～4]从Barlat'91屈
