考虑残余应力影响的先进高强度钢板冲压回弹机制

考虑残余应力影响的先进高强度钢板冲压回弹机制随着汽车数量的增多,能源消耗、大气污染等问题日益突出,使用先进高强度钢板生产汽车结构件成了汽车行业实现节能减排的主要措施。先进高强度钢具有高强度、低塑性的特点,因此在冲压成形中比普通钢铁材料更容易产生回弹、拉裂等缺陷。

同时,板带在轧制生产过程中,金属发生不均匀塑性变形导致板带产生残余应力。当残余应力过大时,会对钢板后续的冲压成形生产工艺产生很大的影响。

在原来的先进高强度钢板冲压回弹研究中,并没有考虑板料初始残余应力对回弹结果的影响。因此这方面的研究具有一定意义。

本文以弹塑性硬化材料为研究对象,在基于平面应变假设和Mises屈服准则的前提下,建立了传统的板料弯曲回弹理论力学模型。在此模型基础之上,建立了考虑初始残余应力影响的先进高强度钢板弯曲回弹理论力学模型,得到了板料初始残余应力与弯曲力矩、回弹角之间关系式。

通过一个算例将两种回弹理论力学模型的计算结果进行了对比,分析了初始残余应力对应力中性层偏移量以及卸载回弹角的影响规律。利用ABAQUS有限元软件,建立了考虑初始残余应力的先进高强度钢板料的弯曲回弹有限元模型。

首先研究了初始残余应力对板料弯曲变形时应力应变的影响,结果表明:考虑初始残余应力时,板料应力应变沿板宽方向分布不均匀,应力应变值的大小与该位置残余应力状态有关;应力应变分布的不均匀性,导致卸载后回弹角值沿板宽方向产生波动。然后将回弹角的模拟结果与理论计算结果作了对比,验证了理论模型的正确性。

最后,为了进一步研究初始残余应力对弯曲回弹结果的影响,分析了五种不

同弯曲成形工艺(板厚、弯曲角度、材料强度等)条件下,板料回弹角的变化情况。研究结论和成果对考虑板料初始残余应力影响的板带生产加工过程具有一定的参考价值。