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基于弹性模量的高强钢成形回弹研究

余俊杰  
【摘要】:回弹是板料成形中的重要缺陷,是模具设计时实现回弹补偿要考虑的关键因素。随着高强度钢板的大量使用,其成形回弹问题日益突出,并且钢材强度越高,成形时回弹往往更加显著。弹性模量是影响回弹量的重要因素之一,通常情况下认为弹性模量是个定值,而实际上弹性模量随着塑性应变的增大而改变,因此,通常的计算机数值模拟得到的回弹量与实际值相差较大。 本文通过单向拉伸试验探讨了循环加载和简单加载两种条件下DP590的弹性模量与塑性应变之间的关系。由实验结果可知,卸载时应力随应变呈非线性降低,通过数据处理发现弹性模量随应变的增大而降低,并且最后趋向于某个定值;除此之外还发现弹性模量的变化趋势与加载方式也有一定的关系。由实验结果分析了弹性模量变化的原因,并且获得了两种加载条件下弹性模量与塑性应变的关系模型。 以U型件成形回弹分析为例,利用ABAQUS强大非线性分析功能和动态显式算法及静态隐式算法,通过改写前处理中的*inp文件把不同的材料属性指派到相应的分析步中,实现了简单加载时弹性模量随等效塑性应变变化的关系模型在ABAQUS的冲压成形回弹分析中的应用;通过分析步间的信息传递技术将循环加载时的关系模型成功的用于ABAQUS的成形回弹分析之中。 将上述回弹分析结果与传统基于恒定弹性模量的回弹模拟分析结果及U型件弯曲回弹物理实验结果三者之间进行了综合分析和对比。结果发现:回弹数值模拟得到的回弹量比实际的实验值要小;无论是数值模拟还是物理实验中,循环加载条件下U型件的回弹量比简单加载的略大;基于变弹性模量得到的回弹量比基于恒定弹性模量得到的回弹量要大,而且用本文弹性模量与塑性应变之间的关系模型和数值模拟方法进行模拟得到的回弹结果与物理实验结果更加吻合。由此可知,考虑塑性变形对弹性模量的影响有助于提高高强钢回弹预测精度,便于指导模具设计。同时也说明,本文得到的简单加载和循环加载两种条件下弹性模量随应变变化的关系模型具有一定的准确性,并且本文的数值模拟方法也具有可行性。


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