華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：板料FLD試驗(yàn)脹形沖頭形狀影響研究
2022-05-27【作 者】易國(guó)鋒;柳玉起;杜亭
【前 言】
成形極限圖是用來(lái)反映板料的成形性能，為定性和定量研究板料的局部成形性能建立了基礎(chǔ)。板料成形極限圖(FLD)是實(shí)際生產(chǎn)中，制定沖壓工藝方案的重要依據(jù).為了評(píng)價(jià)板料的成形極限，工程和科研人員進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)上的多種嘗試。20世紀(jì)60年代首先在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出基于極限應(yīng)變的成形極限圖概念，很快確立了完整FLD的試驗(yàn)方法。傳統(tǒng)的FLD都是采用主、次應(yīng)變的關(guān)系為準(zhǔn)則。近期的研究中，也有一些學(xué)者提出一些成形極限準(zhǔn)則，如厚度梯度準(zhǔn)則、最大變薄率準(zhǔn)則、最小厚度準(zhǔn)則等[1-3]。長(zhǎng)期以來(lái)，如何在試驗(yàn)中得到盡可能準(zhǔn)確的FLD曲線，是相關(guān)科研人員一直在探索和研究的一個(gè)重要內(nèi)容。萬(wàn)敏和周賢賓[4]研究了板料等雙拉條件下的屈服強(qiáng)化準(zhǔn)則和成形極限的計(jì)算方法。
本研究按照國(guó)家試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[14]，在FLD測(cè)試試驗(yàn)中設(shè)計(jì)了兩種不同形狀的脹形沖頭，考察了不同的脹形沖頭形狀對(duì)FLD曲線的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)變梯度對(duì)FLD曲線的高低有顯著影響，在不考慮加工難易程度的情況下，采用半橢球頭形狀的脹形沖頭更有利于提高FLD試驗(yàn)結(jié)果的精度和穩(wěn)定性。從另外一個(gè)方面進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證仁[11]。
【結(jié)果分析】
半球形沖頭和半橢球沖頭在對(duì)板料的拉深深度相同的情況下，與板料相接觸的法線與沖壓方向的角度不同；在摩擦系數(shù)相同的情況下，由表面正壓力引起的摩擦力大小和方向都不同，即等效應(yīng)力的大小和方向都不同.此外，在沖頭相同的下壓速度下，半球頭和半橢球頭的應(yīng)變速率也不一樣.對(duì)于半球頭，在整個(gè)成形過(guò)程中應(yīng)變梯度基本不變;對(duì)于半橢球頭，在和板料依次接觸過(guò)程中，板料的應(yīng)變是變化的，即有應(yīng)變梯度的存在。
應(yīng)變梯度和摩擦力的差異是導(dǎo)致破裂位置和應(yīng)變路徑不同的重要原因。
根據(jù)球頭和半橢球頭破裂位置處的主應(yīng)變和次應(yīng)變的變化曲線，結(jié)合FLC曲線的定義可知:半橢球頭試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的FLC曲線在平面應(yīng)變、脹形的應(yīng)變狀態(tài)下，比球頭試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的FLC曲線要低一些。
通過(guò)上述研究，可得以下:
a.在不考慮加工難易程度的情況下，采用半橢球頭形狀的脹形沖頭更有利于提高FLD試驗(yàn)結(jié)果的精度和穩(wěn)定性。
b.與半球頭試驗(yàn)獲得的結(jié)果相比，半橢球頭脹形沖頭試驗(yàn)獲得的結(jié)果其FLD曲線有所下移。
以下是正文：
