有效的板料成形反向模拟法应力修正策略

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板料成形的基本变形方式、变形稳定性和成形性能

Er
I
d2 y d x2

Py
13
与弹性状态下的一样，临界载荷：
P cr
E2 I r
L2
塑性变形与弹性变形是的临界压力表达式完全一样
Er ：折减弹性模数
反映材料的弹性模数和应变强化模数的综合效应。
上式的条件：dP=0
实际：|dP|〉0，皱纹凸面的伸长量小于压力递增而产生的压缩变形增量，因而不引起局部卸载。皱纹
(1 r)

1
2rm 1 r

m2
d
1 m
2
微分等效应力强度

[r(1 m) 1]d [r(1 m) m]d
d i d i d
i
1
2
1
2
1
2
(1 r)
1

2rm 1 r

m2
假定材料的应力应变满足幂次式：
E
tt

1 2
btt

D
tc

1 2
btc
因为：tt tc t
tt
Dt E D
tc
Et E D
12
剖面的弯曲力矩：
M M t t t t t t M

(1 b ) 2 (1 b ) 2 b ( 2 2)
t
c
t2 t3t
拉 — 拉拉 — 压压 — 拉压 — 压
4
板面内主应变： ma、 mi

应变状态比值：

mi ma
根据（3.10）
1

柔性模具成形的6大关键技术，不是只能做飞机蒙皮零件

柔性模具成形的6大关键技术，不是只能做飞机蒙皮零件传统的金属板料加工方法主要用模具在压力机上进行冷冲压成形，具有生产效率高、适用于大批量生产的优点。

随着市场竞争日趋激烈，产品的更新速度日益加快，新产品成形模具的开发往往成本高、风险大、耗时长、柔性差。

因此，迫切需要一种能够降低新产品模具开发成本和风险并缩短研制周期的新技术。

柔性模具技术就是为适应这一趋势而发展起来的一种柔性生产技术。

柔性模具技术的基本思想是采用可变形的结构或材料去代替或部分代替传统的刚性模具用来加工制造不同形状的零件。

它可以显著降低零件的制造成本，缩短零件的制造周期，是一种越来越受到人们重视的快速制造技术。

本文在国内外研究成果的基础上，总结分析了柔性模具的关键技术和发展趋势。

柔性模具成形方法1.多点刚模成形方法多点柔性模具技术又称为可重构离散模具技术，它采用若干个规则排列的、高度可调的基本体，通过其端面形成多点可调的包络面，以代替传统刚性模具。

在1985到1991年，MIT和Cyril Bath公司及海军研究实验室设计制造了一种新型的可自动调整型面的拉伸成形离散模，使用时其表面覆一层弹性垫层以防止板料表面产生凹坑。

模具的结构形式和基本单元体的结构如图1所示。

波音、空客等公司都陆续购买、引进了多台蒙皮拉伸成形柔性离散模，进行蒙皮零件的拉伸成形。

国内北京航空制造工程研究所在现有柔性多点模具基础上，针对大型柔性多点模具，采用新型的调形驱动机构及伺服轴离合复用技术，实现与冲头驱动源分合，大大减少了驱动电机的数量，并开发出了具有价格竞争力的蒙皮拉伸成形多点模系统。

李明哲从90年代初期就开始进行离散模冲压技术的研究，开发了专用成形设备，取得了一系列的成果，在建筑结构件与装饰件、高速列车流线型车头覆盖件、船体外板及人脑颅骨修复体等产品的成形上发挥了重要作用。

图2（a）是利用片层式离散模进行的拉弯成形实验装置。

离散模应用拉弯成形时，由于型材拉弯零件截面复杂不同于板料拉形，因此需要模块化的结构。

板料成形CAE技术

板料成形CAE 技术贵州风华机器厂童春桥一、前言计算机辅助设计技术以其强大的冲击力，影响和改变着工业的各个方面，甚至影响着社会的各个方面。

它使传统的产品技术、工程技术发生了深刻的变革，极大地提高了产品质量，缩短了从设计到生产的周期，实现了设计的自动化。

板料成形是利用模具对金属板料的冲压加工，获得质量轻、表面光滑、造型美观的冲压件，具有节省材料、效率高和低成本等优点，在汽车、航空、模具等行业中占据着重要地位。

由于板料成形是利用板材的变形得到所需的形状的，长期以来，困扰广大模具设计人员的主要问题就是较长的模具开发设计周期，特别是对于复杂的板料成形零件无法准确预测成形的结果，难以预防缺陷的产生，只能通过经验或类似零件的现有工艺资料，通过不断的试模、修模，才能成功。

某些特殊复杂的板料成形零件甚至制约了整个产品的开发进度。

板料成形CAE 技术及分析软件，可以在产品原型设计阶段进行工件坯料形状预示、产品可成形性分析以及工艺方案优化，从而有效地缩短模具设计周期，大大减少试模时间，帮助企业改进产品质量，降低生产成本，从根本上提高企业的市场竞争力。

板料成形CAE 技术对传统开发模式的改进作用可以通过图 1 和图 2 进行对比=> 试模催模模具方案僱图1传统板料成形模具开发模式■ - -JJ RBi^a-j ri-BHMnHI _ liHHd I图2 CAE技术模具开发方式通过比较，就可发现板料成形CAE技术的主要优点(1) 通过对工件的可成形工艺性分析，做岀工件是否可制造的早期判断；通过对模具方案和冲压方案的模拟分析，及时调整修改模具结构，减少实际试模次数，缩短开发周期。

(2) 通过缺陷预测来制定缺陷预防措施，改进产品设计和模具设计，增强模具结构设计以及冲压方案的可靠性，从而减少生产成本。

(3) 通过CAE分析可以择优选择材料，可制造复杂的零件，并对各种成形参数进行优化，提高产品质量。

(4) 通过CAE分析应用不仅可以弥补工艺人员在经验和应用工艺资料方面的不足，还可通过虚拟的冲压模拟，提高提高工艺人员的经验。

板料成形回弹模拟

第6卷第3期1999年9月塑性工程学报JOU RNAL O F PLA ST I C IT Y EN G I N EER I N GV o l16　N o13Sep t1　1999板料成形回弹模拟Ξ(北京航空航天大学　100083)　张晓静　周贤宾摘　要　本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状,总结了回弹模拟的算法,从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向,并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。

关键词　板料成形　回弹模拟　有限元　动态显式　静态隐式1　前　言在板料成形领域,回弹是模具设计中要考虑的关键因素,零件的最终形状取决于成形后的回弹量。

回弹现象主要表现为整体卸载回弹、切边回弹和局部卸载回弹,当回弹量超过允许容差后,就成为成形缺陷,影响零件的几何精度。

因此,回弹一直是影响、制约模具和产品质量的重要因素。

随着汽车工业和航空工业的发展,对薄板壳类零件成形精度的要求越来越高,特别是近年来由于高强度薄钢板和铝合金板材的大量使用,回弹问题更为突出,成为汽车和飞机等工业领域关注的热点问题。

目前,回弹计算功能及回弹模拟精度,已成为衡量板料成形有限元模拟软件技术水平的重要标志之一。

本文旨在总结板料成形回弹模拟计算的研究历史和发展现状,分析影响回弹模拟精度的主要因素及存在问题,希望能对板料成形有限元数值模拟技术的研究者提供一些启发,也为工艺和科研人员更好地利用现有的有限元分析软件,解决工程实际问题提供一些帮助。

2　研究历史与发展现状在过去几十年间,世界各国在回弹的预测及减小方法方面作了大量的工作,建立了一些描述和预测零件回弹的数学模型。

早期的工作主要基于解析法对一些简单零件纯弯曲或拉弯成形的回弹进行分析[1,2]。

M ai H uang和Jam es C.Gerdeen[3]总结了1994年以前板料成形回弹问题的研究状况,分析了双曲度可展曲面零件的回弹规律,并介绍了大约90篇参考文献。

板料冲压成形回弹补偿修正方法及其验证_李延平

H=
F 2( F 2(
$d ) $p )
=
F 2( d 2) - F 2( d 1) F 2( p 2) - F 2( p 1)
( 4)
可见, 如果已知两组相近的模具形状数据和对
应的冲压件形状数据, 即可计算出模具 - 冲压件偏差频域传递函数 H 。
如果对模具 Ñ 进行补偿修正( 修正后新模具的
形状测量数据为 d * ) , 使其对应的冲压件为给出的
例系数为 H 。
# 488 #
汽车工程
2005 年 ( 第 27 卷) 第 4 期
如果设模具 Ñ 形状测量数据为 d 1、对应的冲压件 Ñ 形状测量数据为 p 1, 模具 Ò 形状测量数据为 d 2、对应的冲压件 Ò 形状测量数据为 p 2, 在线性小
量回弹情况下, $d = d 2 - d1; $p = p 2 - p 1, 那么由式( 3) 得
数值模拟效率高费用低由于计算模型与实际工况有差距导致计算精度较可靠性较差优化结果难以满足工程实际需要以线性闭环控制系统空间fourier变换和频域传递函数为理论基础基于模具实验迭代建立了模具回弹补偿修正算法板料冲压成形回弹补偿修正算法211回弹补偿修正系统工作原理板料冲压成形模具回弹补偿修正系统工作原理如图首先应用cad系统设计初始模具通过经国家863项目2001aa421270和十五国家科技攻关项目2001ba205b1001资助原稿收到日期为2004修改稿收到日期为2004验知识和ca仿真使模具初始设计尽量满足成形要求不存在起皱开裂等缺陷系统制作模具原型采用快速模具弧喷涂等快速制造模具在冲压机上进行样件试冲压调整工艺参数使样件没有起皱开裂等缺陷保持工艺参数稳定对试冲压样件进行三维激光扫描测量评价其尺寸误差若样件尺寸误差满足要求模具即为最终设计模具否则在保证冲压成形性能前提下按合适的模具修正方法进行模具型面修正根据模具型面修正数据制造新模具在原冲压工艺参数下进行新的样件试冲压激光扫描测量和尺寸误差评价若新样件尺寸误差满足要求新模具即为最终设计模具否则重复以上迭代过程直至满足要求为止是高度非线性的所以整个系统也是非线性的必须对其进行线性化处理才能用简单的算法实现回弹补偿

板料成形回弹模拟及补偿技术研究现状

ｓｔｅａｍ
ｔｕｒｂｉｎｅ
ｒｏｔｏｒ
ｆｏｒｇｉｎｇｆｏｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｐｍｃｅｅｄｉｎｓｓｄｔｈｅ４ｔｈＩｎ—
Ｙ，Ｍ％，ｏｅｈｉＲ。ＫａｗａｉＨ，ｅｔａ１．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＩＩｉｇｈ—ａｎｄ
ｒｏｔｏｒ
ｔｅｒｒｉｔｏｒｉａｌＣ叩ｆｅ唧脱ＯｌｌＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭ砒ｅ血１１８Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ
收藕日期：２００９－０２—１３作者简介：叶玉刚（１９７７一），男，讲师，从事精密机械制造技术研究
成形回弹问题鲫。每３年一度的ＮＵＭＩＳＨＥＥＴ会议。不仅每届都
有回弹方面的考题。而且考题数以及论文发表数量也逐年增加。ＮＵＭＩＳＨＥＥＴ’９９回弹考题为１个。回弹论文比例为１１％；ＮＵＭＩｓＨＥＥＴ’２００２回弹考题为２个，回弹论文比例为１６％；而ＮＵＭｌＳＨＥＥＴ’２００５
弹控制，将在线识别的冲头行程一冲压力曲线参数
作为人工神经网络的输入，以此来识别材料参数和工艺参数，输出控制压边力以减小回弹。ｗｕ和
量：啪ｆｉｌｌｉ妒．１等人研究了回弹量的模具补偿方法。其基
本思想是基于有限元仿真，通过迭代算法对模具形状进行不断修正，使得最后成形的零件在回弹后恰好满足设计形状要求。如果冲压成形和回弹模拟精度能够得到保证。这些回弹控制方法都能取得较满意的结果。国内外学者在数值模拟技术的材料模型、求解算法、求解过程、单元技术等方面进行了大量的研究，也取得了一定的进展叫．。．１１．１２一。３．１材料模型方面的研究。
Ｐａｐｅｒ－
拟，不仅接触摩擦最为严重，而且非线性问题最为突
出。单元的优劣及尺寸的影响、接触算法及摩擦模型的科学性、本构方程及硬化规律的合理性、有限元算

材料成型加工中的应力变形行为研究与控制优化策略

材料成型加工中的应力变形行为研究与控制优化策略材料成型加工是制造业中不可或缺的一环，它涉及到材料的塑性变形和应力分布等问题。

在材料成型加工过程中，材料会受到外力的作用，从而发生应力变形行为。

这种应力变形行为对成型加工的质量和效率具有重要影响，因此研究和控制材料成型加工中的应力变形行为是非常关键的。

首先，我们来看一下材料成型加工中的应力变形行为。

在材料成型加工过程中，材料会受到外力的作用，从而发生塑性变形。

这种塑性变形是由于材料内部的晶体结构发生改变所引起的。

在加工过程中，材料会受到拉伸、压缩、弯曲等多种力的作用，从而发生应力变形。

这种应力变形会导致材料发生形状改变和尺寸变化，进而影响到成型加工的质量和效率。

其次，我们需要研究和控制材料成型加工中的应力变形行为。

为了研究和控制材料成型加工中的应力变形行为，我们需要进行一系列的实验和分析。

首先，我们可以通过应力-应变曲线来研究材料的力学性质和变形行为。

应力-应变曲线可以反映材料在受力过程中的应力和应变的关系，通过分析曲线的形状和斜率等参数，可以得到材料的硬度、强度和韧性等性质。

其次，我们可以通过应力分布的测量和分析来研究材料的应力变形行为。

应力分布可以反映材料在受力过程中的应力分布情况，通过分析应力分布的均匀性和集中程度，可以得到材料的变形情况和应力集中的位置。

最后，我们可以通过模拟和优化来控制材料成型加工中的应力变形行为。

通过建立材料成型加工的数学模型和仿真模拟，可以预测和优化材料的应力变形行为，从而提高成型加工的质量和效率。

最后，我们需要制定相应的优化策略来控制材料成型加工中的应力变形行为。

根据研究和分析的结果，我们可以制定一系列的优化策略来控制材料成型加工中的应力变形行为。

首先，我们可以通过调整加工参数来控制材料的应力变形行为。

例如，通过调整加工速度、温度和润滑条件等参数，可以改变材料的塑性变形行为，从而减小应力集中和变形量。

其次，我们可以通过改变材料的组织结构来控制材料的应力变形行为。

板材成形的回弹预测和控制的研究

Ｋｅｒ：ｓｆｎｂｃｒｄｃｉｎ；ｓｆｎｂｃｏｔｏ；ｃｍｐｎａｉｎｍｅｈｄｙｗｏｄｓｐｇａｋｐｅｉｔｉｏｐｇａｋｃｎｒｌｏｅｓｔｔｏｉｏ
１引言
板材冲压成形过程是一个包含材料的大变形、大转移、接触碰撞、摩擦磨损等多种非线性因素耦合的过程．因此其模具的设计和成形精度的控制非常困难．从而造成板材成形过程中容易产生起皱、破裂和回弹等缺陷。经过长期的工程实践和不断地研究．针对起皱和破裂问题已经有了许多有效的分析方法和控制措施。然而．复杂形状冲压件的回弹问题一直没有获得很好的解决办法。回弹是冷冲压成形过程中不可避免的物理现
回弹预测及控制方面也连续进行了有益的研究，
几何形状、摩擦接触等众多因素密切相关，所以板材成形的回弹问题非常复杂，它不能简单地理解为弹性卸载过程。可能还伴有局部加载过程，
件回弹误差。
在近几年的研究中，Ａｒｓ出了使用多步法ｙｅ提
成形工艺以减小冲压过程中的回弹［。Ｃｏ８ｈｕ和］
Ｈｕｇ析了几种在Ｕ形弯曲工艺中减小回弹的技ｎ分
术，与成形结果的优化分析相结合，得出了每种工艺的最优成形参数［。９］３２模具型面补偿法．

解决成型回弹的措施

解决成型回弹的措施主要有以下几种：
1. 拉弯：这种方法是在板料弯曲的同时施加切向拉力，改变板料内部的应力状态和分布情况，让整个断面处于塑性拉伸变形范围内，卸载后内外层的回弹趋势相互抵消，减小了回弹。

2. 局部压缩：通过减薄外侧板料的厚度来增加外侧板料的长度，使内外层的回弹趋势相互抵消。

3. 多次弯曲：将弯曲成形分成多次来进行，以消除回弹。

4. 内侧圆角钝化：从弯曲部位的内侧进行压缩，以消除回弹。

5. 变整体拉延成为部分弯曲成形：将零件一部分采用弯曲成形后再通过拉延成形以减少回弹。

6. 控制残余应力：拉延时在工具的表面增加局部的凸包形状，在后道工序时再消除增加的形状，使材料内的残余应力平衡发生变化，以消除回弹。

7. 负回弹：在加工工具表面时，设法使板料产生负向回弹。

上模返回后，制件通过回弹而达到要求的形状。

8. 电磁法：利用电磁脉冲冲击材料表面，可以纠正由于回弹造成的形状和尺寸误差。

9. 控制模具和工艺参数：优化模具设计和工艺参数，如弯曲角、模具工作部分尺寸等，以降低回弹。

10. 材料选择：选择具有较低弹性模量和应变时效的材
料，或通过材料改性来降低回弹。

在解决成型回弹时，应根据实际情况选择合适的措施。

材料成型及控制工程专业(塑性成形与模具技术方向)课程介绍

坚实的理论基础。
本课程的理论基础是电学、数学、物理、化学、光学、力学等，在此基础上阐述金属材料成型过程中所涉及的测试基本原理、方法、数据
处理、常用测量仪器的工作性能和原理等，并注重灵活运用基本知识解
决实际问题的方法。
7/22
塑性成形与模具技术研究所
课程简介
材料成型计算机基础
主要讲述材料成形计算机应用方面的基本理论、基本方法以及计算机在材料成形中的应用技术。通过学习，使学生了解材料成形中计算机应用的基本概念、材料成形计算机应用技术的发展和现状，初步具备材料成形计算机应用系统的应用与开发能力，为今后液态金属成形、金属塑性成形、焊接成形、塑料注射成形的数值模拟与CAD/CAM等的进一
艺的特点；通过学习掌握超塑性成形、粉末锻造、液态模锻、摆动辗压的典型特种体积成型工艺;通过学习掌握旋压成形、爆炸成形、液压涨形、
充液拉深摆动辗压的典型特种体积成型工艺。
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塑性成形与模具技术研究所
课程简介
快速成形与快速模具
快速原型技术为近年来出现并迅速发展起来的先进制造技术，因其
在新产品开发中的显著的经济效益和时间效益而得到高度重视，成为目
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塑性成形与模具技术研究所
课程设置
课程设置分为专业和专业方向两个层次
专业课材料成型基础材料成型技术 ADVANCE METARIAL FORMING 材料成型检测试技术材料成型计算机基础材料成形计算机应用软件
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专业方向课模具设计与CAD 塑性成形CAE 模具制造与CAM 特种塑性成形快速成型与快速模具
塑性成形与模具技术研究所
课程设置（实践环节）
专业实验（第六学期，50学时）

板料成形数值模拟关键技术

参数选择厚度上的积分点（2）
NIP = 2 o Case I中没有错误; o Case II, III, IV中，导致错误 NIP = 3 o Case I中没有错误; o case II, III中，比较小的偏差; o Case IV中，较大偏差 NIP=5,7 o Case I中没有错误; o Case II, III, and IV中，比较小的偏差.
e
f Ao
t
e
e 1 e

d lo
e
ln(1 e )
d
STEP 3: Shift to Remove Elastic Strains
Effective Stress eff vm xx
Effective Strain xx
xx
参数选择厚度上的积分点（1）
厚度方向上的积分点(NIP) o 在厚度方向的应力分布是复杂的 o 需要更多的积分点来捕获在厚度方向不同的应力分布模式.
Case I
Case II
Case III
Case IV
几种在厚度方向的应力模式
Case I: 纯弹性弯曲; Case II: 弹性和塑性弯曲; Case III: 弯曲 + 拉伸; Case IV: 回弹后的
Element 单元方程 Formulations
为什么提供这么多单元方程?

全积分单元用于弹塑性，金属成形，气囊以及关心精确度的时候。三角形单元(C0单元）刚度比较硬，不建议采用。但是在混合网格中采用，因为C0三角形壳单元，比退化的四边形网格算法好。膜单元不能受弯曲和断面剪应力，适用于非常薄的板料以及拉张为主的变形中。进化的板壳单元有较高的精确度，但是和BT单元相比稳定性较差 BT单元速度非常快！

应力反向补偿法

应力反向补偿法应力反向补偿法是一种有效的结构优化和材料选择方法，它通过测量结构中的应力分布，进行反向补偿，以改善结构的性能和稳定性。

这种方法在许多领域都有广泛的应用，如航空航天、机械、建筑等。

本篇文档将详细介绍应力反向补偿法的各个方面。

1.应力测量应力测量是应力反向补偿法的第一步。

它通过使用各种测量仪器和方法，如X射线衍射、超声波、电阻应变计等，测量结构中的应力分布情况。

这些测量数据将为后续的反向补偿提供依据。

2.应力反向应力反向是根据测量得到的应力分布情况，通过一定的方法对结构进行反向补偿的过程。

常用的方法包括机械加工、激光熔覆、电火花加工等。

这些方法可以根据需要选择适当的材料和形状，以实现反向补偿的目的。

3.结构优化结构优化是在应力反向的基础上，通过对结构的形状、尺寸、材料等进行优化设计，以实现结构的轻量化、高性能化、可靠性提升等目标。

结构优化可以借助各种计算机辅助设计软件和数值模拟软件进行。

4.材料选择材料选择是应力反向补偿法中的重要环节。

根据结构优化的需要，选择适合的、具有高强度、高韧性、耐腐蚀等特性的材料，可以有效地提高结构的性能和稳定性。

在选择材料时，需要考虑材料的物理、化学、机械等方面的性能，并根据实际情况进行合理的选材。

5.性能测试性能测试是对经过应力反向补偿和结构优化后的结构进行性能评估的过程。

通过测试，可以了解优化后结构的力学性能、疲劳性能、耐腐蚀性能等方面的表现。

这些测试数据将为结构的进一步改进和应用提供参考。

6.结构稳定性分析结构稳定性分析是评估结构在受到各种载荷作用下的稳定性的过程。

通过数值模拟和实验研究，可以了解结构在不同条件下的响应特征和破坏模式，为结构的优化和改进提供指导。

同时，结构稳定性分析还可以预测结构在不同环境下的行为表现，为结构的可靠性设计和安全评估提供依据。

7.应用扩展应用扩展是将应力反向补偿法和结构优化后的结构应用于实际工程的过程。

在实际应用中，需要根据具体的情况进行合理的应用和扩展，以实现结构的最佳性能和稳定性。

应力控制在材料成型中的优化策略

应力控制在材料成型中的优化策略材料成型是一项重要的工艺，它涉及到许多工业领域，如汽车制造、航空航天、电子设备等。

在材料成型的过程中，应力控制是一个关键的问题，它直接影响到成品的质量和性能。

因此，优化应力控制策略对于提高材料成型的效率和品质至关重要。

首先，我们需要了解应力控制的基本原理。

材料成型过程中的应力主要来自于两个方面：一是外部施加的应力，比如挤压、拉伸等；二是内部的残余应力，比如冷却过程中的温度变化引起的热应力。

这些应力会导致材料的变形和损伤，因此，我们需要采取一些策略来控制和优化这些应力。

其次，我们可以通过调整材料的成型参数来控制应力。

例如，在挤压过程中，可以通过调整挤压速度、温度和模具设计等参数来控制应力的大小和分布。

通过合理的参数选择，可以使材料的变形均匀，减少残余应力的产生。

此外，还可以采用预应力和后续热处理等方法来进一步优化应力控制效果。

另外，材料的选择也是影响应力控制的重要因素。

不同的材料具有不同的力学性能和应变特性，因此，在材料成型中选择合适的材料对于优化应力控制至关重要。

例如，在金属材料的成型中，可以选择具有良好塑性和韧性的材料，以减少应力的集中和断裂的风险。

而在塑料材料的成型中，可以选择具有较低的热收缩率和较高的熔体流动性的材料，以减少残余应力的产生。

此外，模具设计也是应力控制的重要环节。

合理的模具设计可以减少应力的集中和分布不均匀的问题。

例如，在挤压过程中，可以采用多孔模具或者采用逐渐变形的模具来使应力均匀分布，减少应力集中的风险。

同时，模具的表面质量也会对应力控制产生影响，因此，需要采取适当的表面处理措施来减少表面粗糙度和摩擦，以降低应力的大小。

最后，我们还可以通过优化加工工艺来控制应力。

例如，在冷却过程中，可以采用逐渐降温的方法来减少热应力的产生。

此外，还可以采用热处理和应力退火等方法来改善材料的应力状态。

通过合理的加工工艺选择和参数控制，可以使材料的应力保持在合理范围内，提高成品的质量和性能。

应力修正法

应力修正法
应力修正法是基于在特定体系中应力和温度的变化来改进和修正材料参数的一种数学方法。

它的发明主要是为了解决基于体系的材料失效及其相关机制的复杂性问题，使用数学模型描述材料的应力-应变曲线，尤其是高温下材料抗拉强度和抗压强度的测试。

这种方法可以有效地改进和修正材料参数，使它们更接近实际材料的性能。

应力修正法已经在工程领域中得到了广泛应用，如在结构分析中用于综合及连续性评估，以及在其他场景中，如海洋解耦控制系统设计中用于优化强度要求。

二、应力修正法的原理
应力修正法的基本原理是，当温度和应力发生变化时，材料参数也会发生变化。

通过使用数学模型，我们可以测量和监测材料的应力-应变曲线，并将其用作基准来修正材料参数。

在这种方法中，应力和温度都被视为材料应变和断裂的主要因素，我们可以根据材料实际应力-应变曲线来确定实际材料参数，从而对模型进行改进和修正。

三、应力修正法的应用
应力修正法已被用于多个工程领域，包括但不限于结构分析、热处理、海洋结构和结构响应等，优点是有效地修正模型以更接近实际情况，从而提高设计和分析质量。

在结构分析中，应力修正方法可以用来精确估计材料特性和应力应变比率，从而提高结构效率和承载能力，节约材料；在海洋结构响应分析中，可以通过测量和监控结构的应力-应变曲线，优化设计强度要求，从而实现节能减排的目的。

四、结论
应力修正法是一种基于温度和应力变化来修正材料参数的数学
方法，它的主要优势在于可以有效地修正模型，使它更接近实际情况。

在工程领域中，应力修正法已经得到了广泛应用，可用于结构分析和海洋结构响应等方面，从而节约材料，实现节能减排。

板料成形回弹的数值模拟与影响因素

Ｏ．３１．４２００５９０
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图４弦长ＡＢ和材料的关系
材料
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３材料
图５弓高ＣＤ和材料的关系
４．２板料厚度对回弹的影响图６、７分别是板料厚度对回弹的影响的仿真结
果，图中横坐标上１、２、３分别表示板厚ｈ为０．７８ｒａｍ、１．０ｍｍ、１．２ｒａｍ。由图可见，厚度越大，回弹量
本文以典型的弧形弯曲件为研究对象分析了回弹产生的力学机理qar并运用有限元分析软件9s0t0v0wts9首先通过显式算法模拟动态成形过程然后利用隐式静态算法模拟回弹变形对不同材料板厚摩擦系数等因素对回弹的影响进行了分析和比较回弹产生的力学机理板料冲压成形中包含有弯曲现象时就不可避免地产生回弹
文章编号：１６７２—０１２１（２００５）０３—００５５—０４
程。加载过程的应力、应变等数值模拟结果是回弹计算的基础，这个过程计算的准确与否将直接影响回弹过程模拟的计算精度。
目前，板料成形过程的模拟一般采用动态显式算法。这是因为板材成形一般属于动态接触问题，是一个相当复杂的过程，既有弹性变形，又有塑性变形，还要分析预测成形过程中可能产生的缺陷。显式算法因不涉及迭代计算和收敛性问题，无需构造刚度矩阵就可以完成求解。动态显式算法效率高、稳定性好，适于计算各种复杂成形问题，但用于回弹计算时效率极低，所耗费ＣＰＵ时间往往数倍于成形计算。为此，回弹模拟的方法运用无模法，即一般的无接触算法。该方法将回弹看作弹性变形过程，采用增量法求解。在计算开始之前，先将模具与板料分离，代之已与成形终了状态接触条件相对应的反向力学边界条件，计算至所有等效节点外力趋于零时，即得回弹的结果。静态隐式算法在求解大型成形问题时效率低、收敛性差，但求解回弹问题时其效率极高，往往经过一步或数步迭代即可获得很好的结果。

板料回弹机理及控制

板料回弹机理及控制摘要：回弹是板料冲压成形中普遍存在的现象，回弹的存在直接影响到冲压件的形状尺寸精度，产生后续的质量、装配问题。

因此，回弹问题不但是工业生产中需解决的一个实际问题，也是学术界长期关注的热点。

关键词：板料回弹；机理；控制回弹是板料加工中最常见的废次品形式之一，也是弯曲工艺中的技术难点之一。

同时，它也是板料冲压成形过程中的主要缺陷之一，严重影响了质件的尺寸精度和外观的质量，是实际工艺中很难掌握的一个缺陷。

一、板料回弹现象回弹是卸载过程产生的反向弹性变形，是板料冲压成形过程中存在的一种普遍现象。

在弯曲和托深过程中，回弹现象尤为严重，对零件的尺寸精度、生产效率和经济效益产生极大的影响。

二、板料回弹机理板料在外加弯曲力矩的作用下，首先发生弹性弯曲变形，在弹性弯曲阶段，对弯曲半径很大，板料内弯曲半径与凸模圆角半径不相重合，板料变形很小。

在弯曲变形区内，板料弯曲内侧(靠近凸模一边)的材料受到压缩而缩短，应力状态是单向受压。

板料弯曲外侧(靠近凹模的一边)受拉而伸长，应力状态是单向受拉。

弯曲内、外表面到中心，其缩短与伸长的程度逐渐变小，在缩短与伸长的两个变形区之间，有一纤维层长度始终不变即应变为零，称为应变中性层。

同样，在拉应力向压应力过渡之间，存在一个切向应力为零的应力层，称为应力中性层。

在一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起，简称为中性层。

随着弯矩的增加，板料弯曲变形增大，板料内外表层金属先达到屈服极限，板料开始由弹性变形阶段转入弹塑性变形阶段，其应力分布随着弯矩的不断增加，塑性变形区由表层向内扩展，板料中间的弹性变形区逐渐变小，最后整个断面进入塑性状态。

图1中第二副图显示了反向加了弯矩所产生的应力变化图。

第三副图显示的是残余应力图，即是能产生回弹的应力。

弯曲回弹的主要原因由于材料弹性变形引起。

板料弯曲时，内层受压应力，外层受拉应力。

弹塑性弯曲时，这两种应力尽管超过屈服应力。

但实际上从拉应力过渡到压应力时，中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区，由于弹性区的存在，弯曲卸载后工件必然产生回弹。

板材成形回弹过程数值模拟方法研究①

对回弹进行了大量研究〔 ’ 〕。随着计算机技术和有限元理论的发展，对回弹过程进行数值模拟研究已得到
迅速开展。自１９９３年开始，Ｎｕｍｉｓｈｅｅｔ国际会议先后设置了四组考题（Ｕ形拉深、Ｓ形轨道、ＡＵＤＩ轿车前门板、自由弯曲）对回弹过程进行预测研究。目前，回弹预测的精度普遍不高，主要有两个方面的原因：一是
１前言
回弹是板材冲压成形过程的主要缺陷之一，严重影响着成型件的尺寸精度川。传统上基于试错法对
回弹补偿进行模具设计，设计周期长，成本高。近年来，基于安全性、经济性和环保要求，车身覆盖件中大量采用高强钢和铝合金板材，导致其应用于覆盖件时回弹问题愈发突出。对回弹变形进行准确预测是有效控制回弹、优化模具结构的前提。长期以来，已经在理论和实验方面
板材回弹过程的卸载一般可采用两种方法：一是模具反向运动直至接触消失［］； ’ 二是在模具运动结束后，采用相应的力施加在板材上，直至力量消失为止［［５１。本文采用第一种方法，考虑到其符合实际，并可考
虑回弹过程的接触演变。对整个成形过程计算依次分为三部分：首先凹模不动，板材在冲头的运动下被压
［２］ＮａｒｋｅｅｒａｎＮａｒａｓｉｍｈａｎ，ＭｉｃｈａｅｌＬｏｖｅｌｌ，Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｉｎｓｈｅｅｔｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇ；ａｎｅｘｐｌｉｃｉｔｔｏｉｍｐｌｉｃｉｔｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｓｏｌｕ－ｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｅ，ｒＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔｓｉｎＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎ，３３（１９９９）；２９一４２