不锈钢材的橢圆杯拉伸成形分析

摘要

采用Prandtl-Reuss塑流法则和Hill的屈服判据,结合有限变形理论及updated Lagrangian formulation的概念,将四边形四节点退化壳元素偶合到刚性矩阵中,组成三维有限元素的分析模式来处理板材成形问题。以材料拉伸试验所得的样片断裂面厚度为数值分析的破断准则,探讨椭圆杯拉伸成形过程中冲击荷载与冲程的关系、工件厚度分布、变形过程及成形极限等。由数值分析与实验结果得知,冲击荷载随着冲程的增加而增大,当载荷达到最大值后,样片随着冲程的增加而继续变形,直到拉伸完成为止。工件最小厚度集中在工件与压头长轴接触处,因长轴的曲率半径比短轴的小,故料片在长轴处承受了最大拉伸应力。经由椭圆压头周长与初始样片周长所定义的极限拉伸比得知,此椭圆杯成形的极限拉伸比为2.136。