超薄板料微弯曲成形过程中尺度效应的数值研究

摘要

近年来,大量的实验研究表明,金属材料在微观尺度下的力学行为不同于经典连续介质力学的预测.由于微米或亚微米量级金属构件在MEMS系统中的广泛应用,这对微构件加工成形过程中工艺参数选取的理论依据提出了迫切的要求.应变梯度塑性理论能够较好地反映材料的尺度效应,文章采用该理论,对超薄板料弯曲成形过程中的尺度效应现象进行了数值研究.计算结果表明,对于微米量级的薄板,其力学行为受板厚的影响很大.当板厚接近于材料特征长度时,其挠度曲线、应力应变分布与经典塑性理论预测有很大的区别;当板厚远大于材料特征长度时,梯度理论预测结果与经典塑性理论预测一致.因此,在超薄板料的塑性成形过程中,工艺参数的选取需要考虑其尺度效应才能达到设计要求.