武汉工程大学学报：轧制差厚板胀形成形性能
2022-07-13【作 者】邓淏天;徐应达;陈婷;付秀娟
轧制差厚板根据承载载荷设计相应的厚度分布，提高使用性能的同时有效降低了零件的质量。因此轧制差厚板的工业化应用能有效加速航空航天和汽车工业的轻量化进程[1-3]。然而轧制差厚板各厚度区力学性能和塑性变形程度的差异使轧制差厚板在成形过程中易产生应力集中，导致起皱、破裂等成形缺陷的产生[4]。如何提高轧制差厚板的成形性能对于轧制差厚板工业化应用具有重要意义[5-6]。文献[7-9〕建立了轧制差厚板拉深时的力学分析模型，研究了轧制差厚板的厚度分布对其力学性能的影响。张华伟等[10-12]通过拉格朗日插值法构造了轧制差厚板的应力一应变曲面，证明了轧制差厚板的应力应变曲线与厚度之间存在一定的联系。文献[13-15〕分别建立了轧制差厚板成形性能数值分析模型，研究了轧制差厚板在不同成形方式下的成形性能变化及工艺特点，提出了轧制差厚板工艺优化设计方法。
然而轧制差厚板成形性能和成形极限研究的缺失阻碍了轧制差厚板的工业化应用。杯突实验为用球头凸模将周边被凹模与压边圈压住的金属薄板顶人凹模，形成半球形凸起，直至半球形凸起顶部出现裂纹为止，所测量的杯突深度即为杯突值，其杯突值可作为材料的胀形成形性能指标。本文采用杯突胀形实验和有限元数值模拟，研究厚度分布特征对轧制差厚板成形性能的影响规律和破裂机理，建立板料成形极限图，获得提高轧制差厚板成形性能的措施。
【结 论】
采用胀形试验探讨了板料厚度分布对轧制差厚板成形性能的影响，进一步应用有限元数值模拟技术分析了轧制差厚板的断裂机理。
（1）通过实验研究了厚度影响轧制差厚板成形性能的规律，相同有效宽度条件下杯突值随厚度的增大而增大;同样厚度试样的杯突值随有效宽度增大而减小，相同规格尺寸下轧制差厚板的杯凸值小于同样最大厚度等厚板的杯凸值。
（2）轧制差厚板的破裂首先发生在较薄一侧的区域或两种区域的交界处，随着裂纹的扩展，轧制差厚板的裂纹逐渐向较薄的一侧发生偏移;相同宽度板材的杯突值随厚度的增加而增加，材料的塑性变形能力有所提高。
（3）数值模拟结果表明轧制差厚板在成形过程中不均匀变形引起应力集中，降低了轧制差厚板的成形性能。
以下是正文：
