[01241330]板料成形压缩失稳预报和控制研究

该项目隶属金属压力加工领域。板料成形时，板面内拉应力过大会导致工件局部变薄或破裂；板面内压应力过大会导致变形区皱曲。两者均会造成加工失效。该项目研究板料成形时失稳预测与控制的基本理论及其在生产中应用。

1.主要科技内容

（1）能量法是研究板料压缩失稳的主要方法之一，以往应用能量法导出的板料压缩失稳强度显著偏低。该项目发现其根本原因是塑性皱曲分析时，弯曲能量方程保留了弹性小变形处理方法，即以位移函数近似实际挠曲线，忽略了板料受压方向的位移。

（2）根据以上发现，提出了一种新的塑性弯曲能量方程，对经典弯曲能量方程的主要改进是以实际挠曲函数取代了位移函数，考虑了板料沿受压方向的位移，从而显著提高了板料成形压缩失稳分析的精确度。

（3）应用新的塑性弯曲能量方程，分析了圆角凹模拉深和圆锥凹模拉深的塑性皱曲问题，建立了有压边和无压边时的临界压缩失稳强度，可以用来预测拉深成形极限和防止失稳皱曲的最小压边力。

（4）该项目对锥模拉深侧壁部分皱曲半波用受均压的悬臂梁模拟经向和纬向弯曲效应，对无压边锥模拉深和有压边锥形件拉深皱曲分析，取得了与实验相近的结果。为解决薄壳类拉深侧壁皱曲能量法分析，提供了一种新方法。

（5）应用正交异性板的Hill流动理论、Swift拉伸塑性失稳准则，首次导出基于塑性成形理论常用三种硬化曲线材料的拉深最大承载通解，适用于几乎所有拉深板材。

（6）应用正交异性板的Hill流动理论导出拉深变形区应力应变分布及拉深力的数值解。

（7）依据以上基础理论，编制了模拟拉深软件，包括：无压边圆角凹模拉深皱曲极限预测程序、无压边锥模拉深皱曲极限预测程序、有压边拉深无皱最小压边力预测程序、有压边圆角凹模首次拉深破裂极限预测程序、有压边圆角凹模再次拉深破裂极限预测程序、有压边锥模再次拉深破裂极限预测程序。经实验和生产验证，预报准确可靠。

2.应用前景

（1）该项目提出的塑性弯曲能量方程显著改善了现有弯曲能量方程的解析精度，可以广泛应用于板料塑性成形中的压缩失稳强度的能量法分析中。

（2）该项目对锥模拉深能量分析的处理方法，可以推广应用于薄壳拉深成形压缩失稳强度的能量法分析中。

（3）该项目提出的拉深最大承载通解，适用于现有各种拉深板材的成形分析。

（4）该项目依据拉深新理论编制的不同模具结构拉深极限预测与控制程序可以迅速准确地预测拉深过程中的起皱与破裂以及防止起皱的最小压边力。它的应用不受条件限制。

与传统工艺及模具设计方式相比精确可靠。

与有限元方法相比，计算速度快捷，便于推广应用。