缺陷的理論分析方法
板料成形過程中,主要有如下缺陷:
1) 開裂/減薄
2) 起皺/摺疊
3) 回彈
4) 剛度不足
以下主要分析各種缺陷產生的理論與實際原因:
1)開裂/減薄
產生場合
–深衝工藝
–小半徑區域,凸模圓角處(材料的抗拉彎強度)
–側壁中心(材料延展性,塑性失穩)
–材料通過拉伸筋進入凹模,流動區域性化。
分類——按程度不同分
–微觀拉裂
工件中已產生肉眼難以看清的裂紋,一部分材料已失效
單純的拉脹或單純的彎曲引起區域性拉應變過大
–巨集觀拉裂
工件已出現肉眼可見的裂紋或斷裂
通常主要由薄板平面內的過度拉脹引起區域性拉應變過大
成熟廣泛使用的是fld作為判斷準則(這個較為膚淺)。
1)t<2.5mm
fld0 = (23.3 + (14.13 x t)) x (n/21)
其中t的單位是mm。
2)2.5fld0 = (20 + (20.67 x t-1.94xtxt)) x (n/21)
2)起皺產生的理論與實際原因分析如下:
產生原因
–由於區域性壓應力過大導致薄板失穩所致,正好與拉裂的產生原因相反
–兩種應力狀態容易起皺
環向應力: 法向起皺與側壁起皺失穩,當沖壓件的周長不斷減少,,此時只要板料中未受支撐區域的長度與厚度之比較大就會起皺.
理論及cae分析判斷的依據:
a)通過變形圖直接判斷巨集觀皺紋, 如圖左圖
b)通過厚度等判斷分析潛在皺紋,如上右圖
3)回彈的理論與實際分析如下:
產生原因
–二維純彎曲回彈計算公式
–彈性回彈: 屈服應力,模具間隙,板料厚度
–塑性回彈:塑性變形區釋放殘餘應力的解除安裝過程
後果–導致沖壓件的尺寸和模具的工作表面尺寸不符
cae軟體可以直接通過隱試演算法,計算出回彈量的大小。回彈前後可以直觀表達。
隱試演算法原理如下:
–採用牛曼法進行時間域的積分。
–i和i+1時刻的位移u、速度v和加速度a之間有如下關係:
ui+1=ui+tvi[(1-2y)ai+2yai+1]
vi+1=vi+t[(1-x)ai+xai+1]
——任一時刻位移、速度、加速度都相互關聯,必須通過迭代和聯立方程組才能求解,此即隱式求解法
4)汽車零件的剛度不足,主要產生原因是材料的沒有足夠的拉伸。
材料有足夠的變形,使材料處於足夠的硬化階段,一般判斷的標準是材料的第一主應變大於2%,第二主應變大於0 。
板料沖壓成形效能及沖壓材料
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