金属板料成形在近代工业中具有无可替代的地位,但由于金属板料成形后存在着回弹现象,导致冲压成形后的零件具有尺寸偏差,从而影响成形质量,因此在近半个世纪以来,国内外众多的研究学者对回弹问题进行了系统的研究,并从回弹预测和回弹控制两方面进行了分析,其主要方法有理论计算和模拟分析两种。80620

国内外学者针对回弹现象进行的回弹理论研究经历了相当漫长的研究历程。在上世纪五十年代,Hill首先提出了板料弯曲的精确数学理论,并对刚塑性宽板纯弯曲问题进行了研究[2]。同一时期Gardiner也基于弯曲工程的理论模型对理想弹塑性板料弯曲回弹问题进行研究[3]。这些研究奠定板料弯曲及回弹分析的理论基础。六、七十年代的主要研究成果是采用强化材料模型对弯曲过程中各工艺参数的变化(如板厚、间隙变化等)进行更为精确的描述。到八十年代以后,弯曲及回弹理论研究开始向多元化发展,材料模型种类进一步细化;开始考虑多种不同的受力状态(如拉弯等);并开始研究复杂加载历史(如循环加载等)的影响。D。K。Leu分析了材料厚向异性系数对弯曲回弹的影响情况,得出回弹量与厚向异性系数成比例[4]。F。Fenoglietto讨论了材料的弹性模量随塑性应变变化对回弹的影响情况[5]。A。A。El。Domiaty研究了轴力在较大范围(达到颈缩点时)的拉弯及其回弹问题[6]。Mattiasson等人就等向强化和随动强化模型对回弹的影响进行了比较分析[7],结果表明采用随动强化模型所获得的回弹结果更接近于实验值。论文网

随着计算机技术的不断发展,板料成形有限元模拟技术在上世纪七十年代开始出现,八十年代,大多数研究学者的研究主要集中在2D弯曲成形及回弹问题的有限元仿真研究。进入九十年代以后,随着3D成形仿真技术的出现与不断完善,开始有学者对复杂成形件进行3D的回弹仿真研究,由于复杂的3D成形件主要运用于汽车覆盖件的成形,因此对其回弹的研究也成为了一时间的研究重点和难点,众多学者就汽车覆盖件冲压成形后的回弹问题进行了一系列的研究。C。Q。Du采用静态隐式算法和动-静态联合算法计算了轿车顶弧成形和后加强板切边时的回弹问题[8]。M。Kawka以轿车阳顶和轮毂为例进行3D复杂零件的多步成形、回弹仿真研究,分析同一零件从拉深、切边直到翻边一系列相关步骤中的回弹问题[9]。M。J。Finn采用动

-静态联合算法计算了轿车前翼子板成形回弹问题[10]。Xia等运用混合实体/壳单元计算翻边过程中的回弹,在翻边半径周围采用采用三维实体单元以改进应力状态的计算精度,以此来提高回弹计算的精度[11]。

从90年代开始,板料冲压成形过程中开裂和起皱问题在得到逐步解决后,冲压成形研究的重点转为回弹控制问题,随着板料冲压CAE有限元技术的不断完善,回弹控制研究有了模拟仿真研究的基础,对于复杂拉深件的回弹控制研究一般可以从两个方面进行:一是工艺控制法,另一个是修正法。在工艺控制方面的研究,Mattiassion分析了不同的有限元网格、材料模型、动态效应等对U型件拉深回弹的影响;Li。G。Y将正交设计方法与有限元分析模拟结合起来更好的分析回弹的影响[12]。近年来有学者将人工神经网络方法应用于板料成形和回弹问题的研究,如R。Ruffini等人将神经网络理论应用于对铝材槽形件的回弹控制研究,以此来识别材料参数和工艺参数,降低了加工过程对材料参数和摩擦状态的敏感性,以此减小回弹[13]。对于修正法,最为常用的模具型面补偿法在实际生产中大量存在,在冲压过程中往往需要根据冲压件的成形质量不断地对模具进行修正,已达到最好的成形质量。随着有限元技术的发展,实际生产过程中模具的修模过程则可被大大简化,只要事先在有限元软件中进行模拟分析获得较优结果。在模具补偿的数值模拟方面Karafillis、Wu等人作了大量的工作,取得较好的结果[14],可很好的控制实际生产中的回弹。

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