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基于屈服條件的板材液壓成形最佳工作點評估

本研究旨在確定通過板材溫?zé)嵋簤撼尚渭夹g(shù)制造鋁零件的最佳工作條件。主要考慮溫度、壓邊力、機油壓力等參數(shù)，同時還要考慮輸出變量（模具填充效率和最大油壓）。最優(yōu)化過程試驗數(shù)據(jù)。在建立有限元模型的同時，著重考慮如何對材料進行建模，研究不同溫度下材料力學(xué)性能和對形變特性進行評估，同時利用兩個屈服準(zhǔn)則（Barlat '89準(zhǔn)則和Von Mises準(zhǔn)則）來研究針對不同塑性變形建模得到的效果。事實上，即使對材料的力學(xué)和形變特性利用大量參數(shù)進行建模，并采用不同屈服準(zhǔn)則進行優(yōu)化，所得到的結(jié)果也相差很大。采用各向異性屈服準(zhǔn)則得到的板材液壓成形最佳工作點是室溫，而采用各向同性屈服準(zhǔn)則得到的最佳工作點溫度大約在110°C。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因是，在采用各向異性屈服準(zhǔn)則時可以調(diào)整材料的摩擦因數(shù)，而各向同性屈服準(zhǔn)則在環(huán)境條件發(fā)生改變時，則不能準(zhǔn)確反映當(dāng)前材料的真實情況。但確認液壓成形試驗有效只有各向同性準(zhǔn)則。因此，根據(jù)溫度來設(shè)定不同的摩擦因數(shù)是很有必要的。事實上，在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化得到室溫作為最佳條件，突出了屈服準(zhǔn)則在建模過程中的關(guān)鍵作用。

采用試驗數(shù)據(jù)得到最優(yōu)化過程的結(jié)果，證實了有限元模型實現(xiàn)各項異性屈服準(zhǔn)則的魯棒性。這樣的測試表明，調(diào)試過程僅通過適當(dāng)改變摩擦因數(shù)，以及數(shù)值模擬和試驗數(shù)據(jù)的最佳擬合，由此判定板材液壓成形后的真正力學(xué)性能是不夠的。正如之前報告所提及的，在液壓成形過程中最常用到的就是各向同性假設(shè)，此外大量的數(shù)值模擬也是很有必要的。相反，最優(yōu)化過程通過合適的有限元模型及合理的輸出變量，也可以得到板材溫?zé)嵋簤撼尚蔚淖罴压ぷ鼽c。

刊名：Materials and Design（英）

刊期：2016年第91期

作者：Gianfranco Palumbo et al

編譯：李峻峰