【摘 要】
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起皱问题是板料成形过程中最主要的缺陷之一,特别是随着航空航天等工业领域的不断发展,轻质化、高强度的薄壁件在各领域中应用日益广泛,起皱问题变得更易发生,逐渐引起了行业领域的重视,若能实现对起皱失稳的预测,则能预防起皱或利用皱纹扩展薄壁件塑性成形过程中的成形极限。本文以方板对角拉伸试验（YBT）模型、楔形件拉伸试验模型和圆锥形件拉深成形试验模型作为研究对象,运用ABAQUS软件建立三种工艺下的数值分析
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目“板壳成形起皱失稳极限图建立及预测系统开发（项目编号:51605420）”； 河北省自然科学基金资助项目“板料塑性皱屈行为机理研究与专家分析平台开发（项目编号:E202003181）”；
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起皱问题是板料成形过程中最主要的缺陷之一,特别是随着航空航天等工业领域的不断发展,轻质化、高强度的薄壁件在各领域中应用日益广泛,起皱问题变得更易发生,逐渐引起了行业领域的重视,若能实现对起皱失稳的预测,则能预防起皱或利用皱纹扩展薄壁件塑性成形过程中的成形极限。本文以方板对角拉伸试验（YBT）模型、楔形件拉伸试验模型和圆锥形件拉深成形试验模型作为研究对象,运用ABAQUS软件建立三种工艺下的数值分析模型,基于数值模拟结果对建立适用于不同成形工况下通用临界起皱判定线进行了探究:（1）设计了YBT试验,并以此作为数值模拟的研究对象,建立Buckle-Dynamic数值分析模型;通过提取数值模拟结果中皱屈单元的应力路径分岔时刻与应变路径分岔时刻进行对比,发现应力路径分岔时刻较易拾取,故以应力路径分岔时刻作为判定起皱的临界时刻,为后续不同工艺下皱屈单元临界起皱时刻的判定数据的提取提供了依据;建立临界起皱应力线和临界起皱应变线,对二者的形貌及意义进行了讨论;在此基础上探讨了板厚对临界起皱应变线的影响。（2）设计了楔形件拉伸起皱试验,以此作为数值模拟的研究对象,建立BuckleDynamic数值分析模型;探究了临界起皱点的位置,并以此建立了楔形件临界起皱应变线;提取模拟结果中中间皱脊区域的临界起皱应变值,建立中间皱脊的临界起皱应变线,对比了楔形件临界起皱应变线和中间皱脊临界起皱应变线间的关联,分析了同一试件不同皱脊区域皱屈单元的应力路径规律,确立出利用楔形件中间皱脊单元的临界起皱应力应变值代替临界起皱点的应力应变值探讨楔形件临界起皱规律的方法;基于此建立了不同尺寸楔形件同一皱脊的临界起皱应变线,探讨了临界起皱应力和临界起皱应变规律;在此基础上对比了楔形件和方板件皱屈单元的主压应力路径的差异,通过对比得出不同载荷工况下板料所受主压应力路径决定了工艺抗皱性,压应力增速越快,工艺抗皱性越弱。（3）设计了圆锥形件拉深侧壁起皱试验,并基于试验模型建立Buckle-Dynamic数值模拟模型,探究了圆锥件侧壁临界起皱点的选取方法,以此建立了锥形件侧壁临界起皱应变线;在此基础上探究锥形件侧壁单一皱脊临界起皱应变值的分布规律,并与锥形件侧壁的临界起皱应变线对比得出:可以用锥形件侧壁皱脊单元的临界起皱应变比代替临界起皱点的应变比对锥形件侧壁起皱失稳进行探究;由此建立了不同直径下锥形件侧壁皱脊单元的临界起皱应变线,探讨了应变线的形貌特征。（4）对比了三种工况下临界起皱应力值和临界起皱应变值规律;探讨了不同工况不同厚度试件的临界起皱应变线斜率与板料抗皱性的关系;基于此利用临界起皱应力比值和临界起皱应变比值基于Matlab分析软件建立了不同载荷工况下通用的临界起皱判定线,并探讨了判定线的形貌特征;利用试件皱屈区域与未皱屈区域单元的应力比和应变比在图中描点,根据各点的分布情况判定临界起皱判定线具有准确性;在此基础上探究了板厚对统一临界起皱判定线的影响。综上所述,利用Buckle-Dynamic数值模拟方法可实现对上述三种工况下薄板起皱失稳的预测,且通过研究发现:在不同载荷性质下的板料成形工艺中存在通用的临界起皱判定线。
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