各向异性屈服准则的发展及应用

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1、万方数据锻压技术2006年第l期各向异性屈服准则的发展及应用史艳莉+，吴建军(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要：各向异性是影响板料成形的重要因素之一。在板料成形的有限元模拟中，正确描述板料的各向异性行为有助于提高模拟精度。近年来，人们对板料的各向异性屈服行为进行了深入研究，研究内容主要有屈服准则的提出、实验验证及其在有限元模拟中的应用3个方面。本文总结了各向异性屈服准则的理论研究及实验验证的发展现状，以及各向异性屈服准则在板料成形有限元模拟软件中的应用，最后提出了各向异性屈服准则研究中今后的研究方向。关键词：板料成形；屈服准则；

2、各向异性中图分类号：113381文献标识码：A文章编号：1000-3940(2006)01-0099-05DevelopmentandtheapplicationsofanisotropicyieldcriterionsSHIYan-li．、VUJian-jun(SchoolofMechatronicEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710072，China)Abstract：Anisotropicisoneofimportantfactorsthatinflu

3、encetheprocessofsheetmetalforming．Therefore，theprecisionofsimulationbythefiniteelementmethodcanbeimprovedbyproperlydescribingofsheetmetal’saniso—tropic．Recently，thestudyingoftheanisotropicyieldcriterionsusedinsheetmetalforminghavebeenwelldeveloped，andmainaspectsofwhichinclud

4、eintroducingofnewyieldcriterions，confirmationofstimulantresultsbytestinganditsengineeringapplication，Inthispaperthecurrentdevelopmentandtheapplicationsofanisotropicyieldcriterionshavebeensummarized．Asaconclusionthefuturestudyingisadvanced．Keywords：sheetmetalfotruing；yieldcri

5、teria；anisotropy1引言计算机技术的飞速发展，使得有限元模拟板料成形技术在世界范围内得到了广泛的应用。虽然在这方面有很多成功的例子，但模拟精度低始终是限制其发展的一个重要因素。因此，作为影响有限元模拟精度的主要原因之一，板料本构关系的研究显得尤为重要。在本构关系的研究中，如果确定了材料的屈服准则，再结合一定的强化规律，根据Drucker公式，就可推导出相应的本构关系。因此，对屈服准则的研究成为研究板料变形行为的关键问题。在经典塑性理论中，最常用的两个屈服准则是Mises屈服准则和Tresca屈服准则[1]。这两个屈服准则的优点是表

6、达式简单，易于编程，但其缺点是只适用于描述各向同性材料的屈服行为。而板料在生产过程中经过多次辊轧和热处理，通常会呈现出明显的各向异性，即内部各个方向的晶粒状态和组织不*女，31岁，硕士研究生收稿日期：2005—03—28同，在不同方向上表现出不同的特性。这对板料的塑性变形行为有显著的影响。因此，要提高模拟精度，就应该考虑各向异性对板料成形性能的影响。在拉深成形过程中，凸缘出现制耳、拉深直壁出现断裂等现象，都与板料的各向异性有关，它会大大降低板料成形精度、冲压件的精度及材料的利用率，但是，如果能够正确地预示各向异性在板料成形中所产生的影响，对冲压

7、工艺进行适当的改进，就可以有效地利用板料的各向异性，提高成形质量。因此在板料成形模拟中引入各向异性的影响具有重要的实践意义，反映在有限元方法实施中，就是要提出能够正确描述金属板料在加载过程中各向异性行为的屈服准则，建立相应的本构关系，并将其引入到有限元程序中去。2各向异性屈服准则的发展对于各向同性金属材料，著名的Mises屈服函数足以描述屈服行为。但为了描述各向异性，则需要对经典Mises屈服函数进行修正，如引入一定的参数，这些参数可以通过材料实验数据来进行确定。99万方数据目前已有很多种用于描述板料各向异性的屈服准则。1948年，Hill首次

8、将各向异性系数引入屈服准则，提出了第1个各向异性屈服准则——Hill48屈服准则[2]。但在当时，该屈服准则并没有引起人们的广泛关注，因为那个时期塑性