板料冲压成形数值模拟过程中对摩擦问题的处理.pdf

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1、板料冲压成形数值模拟过程中对摩擦问题的处理王丽娟(厦门海洋职业技术学院，厦门361012)摘要：在研究板料成形过程中摩擦特性的基础上，总结了板料成彤数值模拟过程中的摩擦模型，提出了控制摩擦接触节点面积的方法，并运用自主开发的三维板料成形数值模拟软件对不等深盒形件的成形过程进行了有限元数值模拟，同时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；接触摩擦中圈分类号：TG386文献标识码：A文章编号：1005-8354(2011)02-0037-04TreatmentofFrictionintheNumerical

2、SimulationProcessofSheetFormingWANGLi．Juan(XiamenOceanVocationalCollege，Xiamen361012，China)Abstract：Inthispaper，frictionmodelsinFEsimulationff。resummarizedbasedOntheanalysisforfrictionprobleminsheetmetalforming．Thenthemethodofcontrolareas讯contactnodesareprovided．At

3、last．arttt-mericalexampleusingsoftwareSHEET3Ddeveloped蚵attthorsisgiven．Keywords：sheetmetalforming；numericalsimulation；contactfriction0引言在板料冲压成形过程中，由于板料与模具之间存在着相对运动，摩擦是一个避免不了的问题，它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，甚至成形过程的成败¨．3]．因此，研究板料冲压成形过程中的摩擦特性具有重要的现实意义．有限元

4、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H】．模拟精度的提高与摩擦问题是密切相关的，因此要提高板料冲压成形过程中数值模拟的精度，就必须准确可靠地预测板料与模具之间的摩擦行为p-．在板料冲压成形过程中，根据板料与模具接触面之间润滑的情况，摩擦可分为干磨擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦等几种．由于在板料冲压成形过程中，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问题的出现旧1，对于板料有限元数值模拟接触摩擦处理，通常难以对其做出

5、全面准确的定位，而只能对其做近似处理．一般认为板料件冲压成形中边界摩擦占多数．同时由于摩擦复杂性，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，使得摩擦机理尚未完全认识清楚07。，并且在成形过程中，由于各处摩擦特性的差异，摩擦机理随着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存在三种学说，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，直接影响到数值模拟结果的准确性，只有选取合适的

6、摩擦模型才能更准确地描述实际模型．收稿日期：20114)1-20作者简介：王丽娟(1982-)，女，硕士学位，现在厦门海洋职业技术学院轮机教研室担任轮机相关专业基础课(《机械制图》)的教学任务技术篇2011年第二期371板料成形数值模拟过程中的摩擦模型及接触面积处理目前，在进行板料冲压成形有限元数值模拟时所采用的摩擦模型有很多种，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悼1．2．1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

7、擦因子(0

8、示摩擦应力，与E方向相反，大小与L／K有关．2．2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=成(3)式中，弘为摩擦系数(0≤肛≤1)；正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工成正比，比例系数为胁该摩擦力