板料成形数值模拟中摩擦问题的处理.pdf

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1、板料成形数值模拟中摩擦问题的处理解婧陶(福建交通职业技术学院，福州350007)摘要：在分析板料成形过程中摩擦特性的基础上，概括和总结了板料成形数值模拟过程中的摩擦模倒，提出了摩擦接触节点的控制面积方法，最后运用自主开发的三维板料成形数值模拟软件SHEET3D对不等深盒形件进行了数值模拟，考察了不同的摩擦因子对成形的影响．关键词：板料成形；数值模拟；接触摩擦中图分类号：TG386文献标识码：A文章编号：1005-8354(2010)05-0038．-04TreatmentofFrictionintheNumericalSimulationProcessofSh

2、eetFormingXIEJing—tao(FujianCommunicationsTechnologyCoHege，Fuzhou350007，China)Abstract：Inthispaper，frictionmodelsinFEsimulationaresummarizedbasedOntheanalysisforfrictionprobleminsheetmetalfo,ming．Thenthemethodofcontrol02"ea3讯contactnodesareprovided．Atlast．nrgu—mericalexampleusing$oj

3、twareSHEET3Ddeveloped6yauthorsis跏．Keywords：sheetmeta／forming；numericalsimulation；contactfrictionO引言在板料成形过程中，由于板料与模具之间存在着相对运动，摩擦是一个不可避免的问题．摩擦和润滑不仅影响成形力的大小和能量消耗，还直接影响板料的成形性能、回弹量、零件的表面质量，乃至成形过程的成败¨⋯．因此，研究冲压过程中的摩擦特性具有重要的现实意义．数值模拟技术是板料成形的一个主要的发展趋势，而提高数值模拟精度是模拟技术发展的重中之重”-．模拟精度的提高是与接触摩擦密切相

4、关的，因此要提高板料成形过程中有限元数值模拟的精度，就必须准确可靠地预测板料与模具之间的摩擦行为。引．在板料成形过程中，根据板料与模具接触面之间的润滑情况，摩擦可分为干磨擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦．由于在板料成形过程中，接触面的情况相当复杂，常伴随有变形金属的塑性流动，接触面上压强高，接触面积大，并不断产生新生摩擦面等【91，对于板料有限元数值模拟接触摩擦处理，难以对其做出全面准确的定位，只能做近似处理．一般认为板料件冲压成形中边界摩擦居多．由于摩擦复杂性，影响因素很多，如金属的种类和化学成分、模具的复杂程度、接触面上的单位压力、变形速度等，使得摩擦机理

5、尚未完全认识清楚

6、61，并且在成形过程中，由于各处摩擦特性的差异，摩擦机理随工况参数的变化而变化，使得成形界面上每个点的摩擦特性都有所不同，没有一个完善的解决方法．目前有关摩擦产生的机理有三种学说，即表面凹凸学说、分子吸附学说和粘着理论．在进行有限元数值模拟时，如何正确地考虑摩擦力，直接影响到模拟结果的准确性，只有选取合适的摩擦模型才能更准确地描述实际模型．1板料成形数值模拟过程中的摩擦模型及接触面积处理在进行板料成形有限元数值模拟时所采用的摩收稿日期：2010-06-23作者简介：解婧陶(1984一)，女，硕士研究生，研究方向：塑性成形及模具CAD／CAE．

7、38第五期2010年技术篇擦模型有许多种，最常用的主要有常摩擦模型和库仑摩擦模型．其中，库仑摩擦模型又可分为经典库仑摩擦模型以及对经典库仑摩擦模型的多种修正模型I川．1．1常摩擦模型常摩擦模型的摩擦应力的表达式为：f=mK(1)式中，m为摩擦因子(0

8、制了其应用．为此，Lee和Kobayashi提出了～种近似处理方法(修正的常摩擦模型)，其表达式为：f=-mK{2tan。(琶))㈤式中，E表示相对滑动速度矢量；Vo为一很小正数．式(2)表示摩擦应力／与E方向相反，大小与U／圪有关．1．2经典库仑摩擦模型经典库仑摩擦模型的摩擦应力的表达式为：Z=以(3)式中，p为摩擦系数(0≤p≤1)；五为接触界面上的正压力．该模型表示，当两个接触面发生相对滑动时，就会产生滑动摩擦力Z，其大小与接触面上的正压力正成正比，比例系数为／1,．该摩擦力既与接触物体间名义接触面积无关，也与接触面间的相对滑动速度无关，其方向总是与接触

9、面的相对滑动速度相反．但是该模型在模拟