球面形零件拉深成形弹塑性屈曲研究

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1、第26卷第2期机械设计Vo1．26No．22009年2月JOURNALOFMACHINEDESIGNFeb．2009球面形零件拉深成形弹塑性屈曲研究陶友瑞，吴安如(1．湖南工程学院机械工程系，湖南湘潭411104；2．湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙410082)摘要：球面形零件在拉深成形中易产生弹塑性屈曲，文中利用板壳理论中的Hil1分又屈曲理论建立了球面形零件拉深成形屈曲模型，对该模型的正确性进行了验证。该模型能够说明材料的性能及形状对屈曲的影响程度，对生产具有一定的理论指导意义。关键词：板料成形；屈曲；模型中

2、图分类号：TB12文献标识码：A文章编号：1001—2354(2009)02—0026—03金属板材冲压成形技术应用十分广泛，在成形过程中出现卜一板料厚度；的主要失效形式为皱曲和破裂。弹塑性屈曲(即皱曲)主要发r1——凹模半径。生在成形板材的压缩应力区域，其实质是由于板材的面内正压力达到某一临界值时，板的面内平衡状态丧失唯一性而产生横向变形，从而导致弹塑性屈曲。半球形零件冲压成形中出现的皱曲一般发生在法兰区及凹模内侧的悬空部分，即外皱和内皱。外皱和内皱产生的原因本质上是一样的，都是由于板料受到切向的压应力所致。半球形零件拉深成形中皱曲

3、研究的主要方法为试验方法、几何方法、压杆失稳理论和能量原理“J。文中欲采用板壳理论中板屈曲的分叉点失稳理论来研究半球图1应力状态图形零件拉深成形过程中的皱曲问题，先以外皱为研究对象，所得结论同样适用于分析内皱问题。由式(2)可知，当Q：0时，即没有压边力的情况下：=rln(r)，在半球形零件拉深成形易于起皱的中后期，r，=1屈曲模型的基本假设1．1—1．2，取平均值肜rl=1．15，故=0．135rI=0．117R，因此应力分界圆的半径很小。对于法兰区(即r接近板料外径R的球面形零件拉深成形过程中所受的应力情况非常复杂，为区域)，式(

4、1)简化为：方便建立屈曲模型作如下基本假设：r==R--y(3j)，(1)板材为规则的各向同性圆形薄板，符合Kirchhof假设(3)取1／8法兰区(即0=盯／4)作为单元进行分析，假设条件。所取单元沿径向两边为简支边，而沿环向两边为任意支承。(2)设板料所受切向压应力沿径向呈线性分布，如图1(4)不考虑径向拉应力对皱曲的影响，不考虑材料的加工所示，即：硬化。=月(L1)式中：r——扇形或者圆形板所求应力或挠度处的半径，≤r≤R；2屈曲模型的建立t3rR——法兰边外缘处最大切向压应力；R——法兰外径；由假设(3)可知，简支扇形薄板的挠

5、度函数可取为：——应力分界圆半径。∞=∑(Ar+Br+Cr^+Dr)sin(AO)(4)文献[9]给出的应力分界圆公式为：nlr式中：A，B，C，D——参变量。_,r_+In(2)A=n'r／OT，取一次近似，即n=1；又0T=／4，故A=4。式中：——摩擦因数；代人式(4)中有：p——压边力；=(Ar6+Br一+Cr4+Dr一)sin40f5)——材料屈服强度；·-+-··--+一-·-+-·-4-“-}一·-+-”+“—+_”—”—“+”+”—·”+“+．-+”+”+”+”+”+”+wasemphaticallyanalyzed．

6、Problemshavebeensolvedforthediffi—qualityandreliabilityofproductswereenhanced，andthenewcultiesofsettingandmeasuringofthedrivingandloadingduringthemethodpossessescrtainvalueofapplicationandeconomicbenefits．pitchingmovements．Reasonablemotionspeedandrangeofmove—Keywords：vi

7、rtualprototypetechnology；bulkhandlingship—mentweredetermined，thusprovidedakindofnewmethodfortheloader；kinematics；simulationdesignandanalysisofthebulkhandlingship—loader．ThedesigningFig7Tab0Ref5“JixieSheji”8281$收稿日期：2008—04—21：修订日期：2008—05—19作者简介：陶友瑞(1973一)，男，湖南湘潭人，讲师，博士

8、研究生，主要研究方向：板料成形工艺与仿真、多学科设计与优化，发表论文7篇。2009年2月陶友瑞，等：球面形零件拉深成形弹塑性屈曲研究27U表示薄板由平面平衡变为弯曲平衡的弯曲变形能，表O'er：o"0=■南：丁c赤厂L(