高强钢弯曲凹模型面接触应力分布及演化

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1、第２１卷第２期塑性工程学报Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．２２０１４年４月Ａｐｒ．２０１４ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＰＬＡＳＴＩＣＩＴＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－２０１２．２０１４．０２．０１９高强钢弯曲凹模型面接触应力分布及演化＊王成勇鲁志兵张鹏（合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥２３０００９）李亨李伟摘要：材料成形过程中，模具型面磨损分析的关键是获得接触应力的分布及演化特点。利用高强钢Ｕ形件弯曲模型得到模具型面接触应力解析式。通过准静态有限元仿真分析，获得了弯曲凹模圆角型面瞬态→稳态的接触应力演化趋势及单－双峰分布

2、特征。瞬态区接触应力峰值波动剧烈呈现尖锐的双峰分布；稳态区平缓趋于直线。对比分析高强钢ＤＰ６００与低强度钢ＤＣ０４的接触应力峰值曲线，揭示了高强钢成形模具型面局部磨损的主要原因，并通过实例验证了其合理性，为提高模具寿命提供了途径。关键词：接触应力；准静态模型；磨损；高强钢中图分类号：ＴＨ１１７．１文献标识码：Ａ文章编号：１００７－２０１２（２０１４）０２－０１０２－０６Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｄｉｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒ

3、ｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｙｏｎｇＬＵＺｈｉ－ｂｉｎｇＺＨＡＮＧＰｅｎｇＬＩＨｅｎｇＬＩＷｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｋｅｙｉｓｓｕｅｆｏｒｗｅａｒａｎａｌｙｓｉｓａｔｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｉｅａｎｄｂｌａｎｋｉｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉ－ｂｕｔｉｏｎ

4、ａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ．ＴｈｅａｎａｌｙｔｉｃｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｉｓｄｅｄｕｃｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＵ－ｓｈａｐｅｓｔａｍｐｉｎｇｐａｒｔｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｔｒｅｎｄａｎｄｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｂｉｍｏｄａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｒｏｍｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｔｅｔｏｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅａｒｅａｃｑｕｉｒｅｄｏｎｔｈｅｆｉｌｌｅｔｓｕｒｆａｃｅｏｆｄｉｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｆｏｌｌｏｗ

5、ｅｄｂｙＦＥＭｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｚｏｎｅｆｌｕｃｔｕａｔｅｓｄｒａｓｔｉｃａｌｌｙａｎｄｉｔｓｈｏｗｓｂｉｍｏｄａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｓｔｅａｄｙｚｏｎｅｉｓｓｍｏｏｔｈａｓａｓｔｒａｉｇｈｔｌｉｎｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｒｅｖｅａｌｓｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅｗｅａｒ，ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａ－ｎ

6、ａｌｙｓｉｓｔｈｅｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｐｅａｋｂｅｔｗｅｅｎＤＰ６００ａｎｄＤＣ０４．Ｔｈｒｏｕｇｈｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｎｆａｃｔｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｗａｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｉｆｅｏｆｄｉｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ；ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｍｏｄｅｌ；ｗｅａｒ；ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ模具型面局部失效研究受到重视，但磨损是一个复［１］引言杂的过程，涉及力学、物理学、

7、金属学等学科。文献［２］在前人研究的基础上获得磨损量估算经验公随着高强钢在汽车覆盖件中的应用，其成形模式：具型面局部磨损和工件局部破坏等问题越发严重，ｍｎ（１）Ｗ＝ＫＦＬ式中Ｗ———磨损量／ｍｍ３＊教育部科学研究重大资助项目（３１１０２５）；国家基金面Ｋ———磨损系数上资助项目（５１２７５１４６）；安徽省自然科学基金资助项目Ｆ———法向载荷／Ｎ（１２０８０８５ＭＥ７１）；国家级大学生创新资助项目Ｌ———滑动距离／ｍｍ（２０１２１０３５９００８）。ｍ，ｎ———经验常数（ｍ≥１，取ｍ＝２～３；ｎ≤１）王成勇Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｈｅｎｇｙｏｎｇ

8、＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ由式（１）知，磨损量与法向载荷成幂函数关系，作者简介：王成勇，男，１９７２年生，安徽合肥人，合肥对接触应力的变化非常敏感，获得滑动过程中的接