基于屈服條件的板材液壓成形最佳工作點評估

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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熱液壓成形技術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，同時還要考慮輸出變量（模具填充效率和最大油壓）。最優化過程試驗數據。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性能和對形變特性進行評估，同時利用兩個屈服準則（Barlat '89準則和Von Mises準則）來研究針對不同塑性變形建模得到的效果。事實上，即使對材料的力學和形變特性利用大量參數進行建模，并采用不同屈服準則進行優化，所得到的結果也相差很大。采用各向異性屈服準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則得到的最佳工作點溫度大約在110°C。出現這種結果的原因是，在采用各向異性屈服準則時可以調整材料的摩擦因數，而各向同性屈服準則在環境條件發生改變時，則不能準確反映當前材料的真實情況。但確認液壓成形試驗有效只有各向同性準則。因此，根據溫度來設定不同的摩擦因數是很有必要的。事實上，在試驗數據的基礎上進行優化得到室溫作為最佳條件，突出了屈服準則在建模過程中的關鍵作用。

采用試驗數據得到最優化過程的結果，證實了有限元模型實現各項異性屈服準則的魯棒性。這樣的測試表明，調試過程僅通過適當改變摩擦因數，以及數值模擬和試驗數據的最佳擬合，由此判定板材液壓成形后的真正力學性能是不夠的。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，此外大量的數值模擬也是很有必要的。相反，最優化過程通過合適的有限元模型及合理的輸出變量，也可以得到板材溫熱液壓成形的最佳工作點。

刊名：Materials and Design（英）

刊期：2016年第91期

作者：Gianfranco Palumbo et al

編譯：李峻峰