中厚板材料流动应力模型研究及其在精冲成形模拟中的应用

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1、中厚板材料流动应力模型研究及其在精冲成形模拟中的应用摘要材料流动应力模型是塑性成形有限元模拟的重要参数之一。在精冲工艺中，中厚板材料受到三向压应力的作用，产生较大的变形量。而常规板料拉伸试验测试的流动应力仅在小应变范围，较大应变范围的流动应力一般用外推数学模型进行估测。近年来，许多模型被广泛用于流动应力曲线的外推，虽然各模型的拟合曲线在小应变范围内差别较小，但随着应变范围的扩展，外推模型估测的流动应力差别逐渐增大，可能导致模拟结果产生较大偏差。因此，确定合适的流动应力模型是精冲成形数值模拟必须解决的难题之一。对此，本文对金属塑性成形领域常用的流动应力外推模型进行

2、了归纳总结，对比研究了各模型的拟合及外推特性，基于硬化、饱和趋势，提出了一种外推模型的分类方法。为确定适用于中厚板精冲工艺的流动应力外推模型，本文设计了轧制－拉伸实验方法，对实验原理及有、无明显屈服阶段塑性材料的流动应力的换算和对接等关键技术作了详细研究，最终获得了中厚板在大变形情况下的流动应力曲线。基于上述研究成果，本文对各模型的外推结果作了准确性分析。结合理论分析、曲线观察和均方差对比，可得出如下结论：Ludwik开放模型和Voce++开放模型较其它模型而言，与实测大变形流动应力较为接近，更适用于常用低碳钢精冲材料大变形流动应力的外推。但两者均存在一定的不足

3、，对此本文基于Voce++开放模型作了改进，提出了H-S++开放模型。与实测大变形流动应力比较可知，本文所提出的H-S++开放模型外推结果的贴近程度更好。最后，本文结合中厚板挤压成形实验测定和有限元数值模拟，将模拟得到的载荷-行程曲线与实测结果进行对比，以验证Ludwik开放模型和H-S++开放模型在中厚板挤压成形数值模拟中的适用性，结果表明：H-S++开放模型的有限元模拟结果与实验结果较为接近。关键词：精冲，中厚板，大变形，流动应力，有限元，外推模型IANALYSISOFFLOWSTRESSMODELONMEDIUM-THICKSHEETANDAPPLICAT

4、IONINFINE-BLANKINGSIMULATIONABSTRACTMaterialflowstressmodelisoneofthemostimportantparametersinfiniteelementnumericalsimulationonmetalforming.Infine-blankingprocess,medium-thicksheetsproducelargedeformationintheconditionofcompressivestress.However,flowstressobtainedfromcommon-usedshee

5、ts’tensiletestonlyconstrainsinasmallrangeofstrain,andtheflowstressintherangeoflargedeformationisusuallyestimatedbyextendedmodels.Inrecentyears,severalkindsofextendedmodelshavebeenappliedtoextendtheflowstresscurve.Althoughfittedflowstresscurvesbymodelshavelittledifferenceintherangeofs

6、mallstrain,however,withtheincreasingoftherange,thedeviationamongthemodelsbecomelarger,thatmaycauseawidedifferenceforsimulativeresult.Therefore,tofindoutasuitableflowstressmodelbecomesoneoftheessentialpointsinfine-blankingsimulation.Inthispaper,aconclusionismadeforcommon-usedflowstres

7、sextendedmodelsintheareaofmetalforming,andamethodtoclassifymodelsisputforwardbasedonhardeningandsaturatingtrends.Toconfirmtheflowstressextendedmodelsuitableformedium-thicksheetfine-blankingprocess,arolling-tensileexperimentisdesignedinthispaper,andadeepstudyonkeytechnologiessuchasexp

8、erimentalpri