板形缺陷对板料冲压回弹的影响规律研究

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回弹是冷冲压成形中不可避免的普遍现象。回弹问题的存在会严重影响冲压件的形状尺寸精度和表面质量。冲压板料在生产过程中,由于轧制、焊接和淬火冷却等因素会导致板料内部存在残余应力。当残余应力较小时,板料不发生宏观翘曲变形,称为潜在板形缺陷;当残余应力较大时,板料会发生宏观的翘曲变形,称为明显板形缺陷。相关文献显示,残余应力的存在会影响板料的力学性能,进而影响板料的塑性加工成形。而现有回弹的理论和有限元仿真预测的研究中均没有考虑板料初始残余应力的影响。在实际生产中,板料通常带有一定初始残余应力(即板形缺陷)。为了得到初始残余应力对板料冲压回弹的影响规律,本文采用理论分析与有限元数值模拟分析相结合的方法来进行研究。首先,基于平面应变假设,采用服从Mises屈服准则和线性强化材料模型,通过板条分割思想建立了板形缺陷板料的冲压弯曲回弹角模型,并推导了曲率回弹公式和回弹曲面方程。然后,通过有限元软件ABAQUS对不同初始残余应力峰值和不同厚度下的板形缺陷板料进行了冲压回弹仿真分析,并将理论回弹值与仿真回弹值进行了对比。理论计算与仿真结果具有较好的一致性,验证了理论模型的正确性并得到了初始残余应力对板料冲压回弹的影响规律。另外,在进行板形缺陷板料冲压回弹仿真分析中,本文还分别研究了初始残余应力对板料截面应力以及对冲压变形的影响情况。对于前者,主要分析了不同类型初始残余应力(拉应力、无应力和压应力)与加载应力的叠加效果;对于后者,主要分析了初始残余应力对不同初始残余应力峰值和不同厚度下板料冲压变形的影响情况。
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