板料成形数值模拟中回弹问题的处理

板料成形回弹问题研究新进展_朱东波

第7卷第1期2000年3月 塑性工程学报 JOU RN AL O F PLASTICITY EN GIN EERIN G V ol.7　No.1Ma r .　2000 板料成形回弹问题研究新进展 * (西安交通大学先进制造技术研究所　710049) 　 朱东波　孙　琨李涤尘　卢秉恒 摘　要:本文从回弹理论、回弹数值模拟分析、回弹控制三方面对弯曲成形、3-D 复杂浅拉深成形中回弹研究的历史和最新发展状况作了较全面的介绍。文章所引用的大量文献基本概括了前人在这些方面的主要研究方法和重要研究成果。 关键词:回弹;板料成形;模具 *国家“九·五”重点攻关资助项目(项目号: 85-951-19)。收稿日期: 1999-4-28 1　引　言 板料成形过程中普遍存在有回弹问题,特别在弯曲和浅拉深过程中回弹现象更为严重,对零件的尺寸精度和生产效率造成极大的影响,有必要对其进行深入的研究和有效的控制。零件的最后回弹形状是其整个成形历史的累积效应,而板料成形过程与模具几何形状、材料特性、摩擦接触等众多因素密切相关,所以板料成形的回弹问题非常复杂。半个多世纪来国内外许多学者对回弹问题进行了深入的研究和探讨,这些研究涵盖了从弯曲成形到复杂拉深成形、从理论分析到数值模拟、从回弹预测到回弹控制等诸多方面。本文从三个方面对前人的工作进行了概括性回顾,重点介绍了90年代回弹研究的一些新进展。 2　弯曲理论研究和回弹的解析分析方法 弯曲成形一般只涉及较为简单的几何形状和边界条件,所以有条件用解析方法对其进行深入的研究。50年代,R .H ill 、F .Proska 、F .J .Gardiner 等人的工作奠定了板料弯曲及回弹分析的理论基础 [1] ,后 来不断有学者对这些理论进行深化和发展。Huang ,etc [2] 在其文章中对50年代到80年代间诸多学者的 回弹研究工作做了较详细的回顾和评述。 回弹是弯曲卸载过程产生的反向弹性变形,板料回弹的经典计算公式为: Δk =1R -1R S =12M (1-ν2 ) Et 3 (1) 式中　Δk ——曲率变化量 R ——回弹前中面半径 R S ——回弹后中面半径E ——弹性模量ν ——泊松比t ——回弹前板料厚度 M ——回弹前板内弯矩 弯矩M 由截面纵向应力分布唯一确定。对同一弯曲过程,采用不同的弯曲模型(如是否考虑中性面内移,是否考虑材料强化、各向异性等)可得到不同的应力分布,从而由式(1)得到回弹量Δk 也就不同。所以在理论分析中,弯曲模型是否合理将直接影响回弹计算结果的准确程度。 弯曲的基本理论模型分为两大类。一类是以平截面假定和单向应力假定为基础的工程理论模型,该模型未考虑径向应力,认为弯曲过程中应力中性层、应变中性层始终和几何中面相重合;另一类是由H ill [3] 首先提出的精确理论模型,该模型考虑径向应力及中性层内移的影响,更接近板料弯曲的真实情况。从板料的外部受力状态和加载方式来看,弯曲过程可分为纯弯曲、拉伸弯曲、循环弯曲等几种典型情况。另外,材料模型对弯曲计算结果有很大的影响,常用的材料模型有刚塑性、理想弹塑性、刚性强化、弹性强化等多种形式。 以上基本模型、加载方式及材料模型的不同组合

板料弯曲回弹及工艺控制

板料弯曲回弹及工艺控制 板料在弯曲过程中，产生塑性变形的同时会产生弹性变形。当工件弯曲后去除外力时，会立即发生弹性变形的恢复，结果使弯曲件的角度和弯曲半径发生变化，与模具相应形状不一致，即产生回弹。回弹是弯曲成形过程的主要缺陷，它的存在造成零件的成形精度差，显著地增加了试、修模工作量和成形后的校正工作量，故在冲压生产中，掌握回弹规律非常重要。如果在设计模具前，能准确掌握材料的回弹规律及回弹值大小，设计模具时可预先在模具结构及工作部分尺寸上采取措施，试冲后即使尺寸精度有所差异，其修正工作量也不会太大，这不仅可以缩短模具制造周期，而且有利于模具成本的降低及弯曲件精度的提高。 1 弯曲回弹的表现形式 弯曲回弹的表现形式有下列二个方面(如图1所示)： (a) 弯曲半径增加：卸载前板料的内半径r (与凸模的半径吻合)，在卸载后增加至r0，半径的增量为△r二r0一r (b) 弯曲件角度增大：卸荷前板料的弯曲角为α(与凸模的顶角吻合)，在卸荷后增大到α0，角度增量为△α=α0一α 图1 回弹导致弯曲角和弯曲半径变化 2 弯曲回弹产生的原因 弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所引起的。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。由于弹性变形区的存在，弯曲卸载后工件必然产生回弹。在相对弯曲半径较大时，弹性变形区占的比重大，回弹尤其显著。 回弹是由于在板厚方向应力或应变分布不均匀而引起的。这种应力和应变的不均匀分布是弯曲的特点，对于只施加弯矩的弯曲方式，要有效减少回弹是困难的。为了使回弹减小，应尽量使板厚断面内的应力和应变分布均匀，为此可采取在纵向纤维方向对板料进行拉伸或压缩的方法，也可采用在板厚方向施加强压的方法。在沿板的长度方向单纯拉伸变形的场合，除去外力后，由于在整个板厚断面内变形的恢复是均匀的，所以不会发生形状的变化。 3 影响弯曲回弹的因素 (1)材料的机械性能材料的屈服点σs越高，弹性模量E越小，回弹越大。 (2)相对弯曲半径R/t 弯曲半径R越大，材料厚度t越小，即相对弯曲半径R/t值越大，回弹越大。 (3)弯曲处校正力的大小校正力越大，回弹越小。 (4)凸凹模间隙间隙越大，回弹越大。间隙小于材料厚度时，有可能出现负回弹。 (5)弯曲件的形状弯曲件直边过短时，回弹较大。V型弯曲件的回弹比U型弯曲件的回弹大。 (6)凹模形状及尺寸凹模深度过小时，回弹很大。 4 控制弯曲回弹的方法与措施 减小回弹常用方法有补偿法、校正法、改变应力状态、改进工件设计等。影响弯曲回弹的因素很多，对于不同的影响因素，应采用不同的措施，也可综合运用几种方法，来减少回弹。 4.1 补偿法减少弯曲回弹 补偿法是按预先估算或试验所得的回弹量，在模具工作部分相应的形状和尺寸中予以“扣除”，从而使出模后的弯曲件获得要求的形状和尺寸。 (l) V型弯曲，如图2a所示。可在凸模和凹模上同时减小一个回弹角，使工件回弹后恰好等于所要求的角度，这种方法适用于相对弯曲半径较大，回弹较大的工件。 (2) L型弯曲，如图2b所示。凹模向内倾斜一角度△α，并同时缩小凸、凹模的间隙，单面间隙取小于材料厚度，促使工件贴住凹模。出模后工件回弹，直边恢复垂直。图2c所示，采用硬橡胶促使工件贴住凹模，补偿工件回弹。

公路各结构层回弹弯沉值设计规范和评定标准

公路各结构层回弹弯沉值设计规范和评定标准一、概述 《公路沥青路面设计规范》ＪＴJ014-97规定了路面顶层的设计弯沉计算公式和方法;在《公路工程质量检验评定标准》ＪＴＧF80／１－２00４中提出要求检测路面顶层和土质路基回弹弯沉；在《公路路面基层施工技术规范》JTJ０3４—2000中则补充规定了路基、路面基层的相应回弹弯沉的计算检测标准。 １、《公路工程技术标准》(2０03）?２、《公路沥青路面设计规范》JTＪ０14—９７ 3、《公路路面基层施工技术规范》JTＪ034-200０ 4、《公路工程质量检验评定标准》JTGＦ80/1—2004 （一)弯沉的作用?公路工程回弹弯沉分为容许弯沉、设计弯沉和计算弯沉. 容许弯沉 容许弯沉是合格路面在正常使用期末不利季节，路面处于临界破坏壮态时出现的最大回弹弯沉，是从设计弯沉经过路面强度不断衰减的一个变化值。理论上是一个最低值。计算公式是?LR ＝７20N ＊AＣ*AＳ。 《公路沥青路面设计规范》JTJ014－9711９页?设计弯沉设计弯沉值即路面设计控制弯沉值;是路面竣工后第一年不利季节，路面在标准轴载作用下，所测得的最大回弹弯沉值，理论上是路面使用周期中的最小弯沉值。是路面验收检测控制的指标之一.计算

公式是?L d＝60０Ｎ＊AC＊AS＊Ab。 《公路沥青路面设计规范》ＪＴJ０１4－9742页?计算弯沉值计算弯沉值分检测计算弯沉值和理论计算弯沉值。?检测计算弯沉值： 通过对路基、路面和原有老路进行弯沉检测，并通过计算整理所得到的代表值。其作用主要是评定路基路面状况和作补强设计之用。?理论计算弯沉值 路基,路面基层、底基层等各层在设计时均要求计算出其弯沉设计值，在完工检测时也要检测其值，以检验其强度是否满足要求. 二、路面设计弯沉值的计算?（一）路面顶面设计弯沉值?路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标,是路面厚度计算的主要依据.路面设计弯沉值应根据公路等级、在设计年限内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算： Ｌｄ＝600N *AＣ＊ＡS＊Aｂ 式中： L d――路面设计弯沉值(0.01mm）； Nｅ――设计年限内一个车道上累计当量轴次; AC――公路等级系数,高速公路、一级公路为1.0,二级公路为1.1，三、四级公路为１.2； AS-－面层类型系数，沥青砼面层为1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1．1；沥青表面处治为1。2;中、低级路面为1。3;

板料成形中有限元模拟技术的应用

板料成形中有限元模拟技术的应用 衡　猛　周建忠 (江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013) 摘要:使用传统的靠经验和反复修模试模的方法研发模具,不仅难以掌握板料成形的真实过 程,而且会造成人、财、物、时的浪费。将有限元技术引入冲压成形模拟中是解决这一问题行之有效的方法,对板料冲压成形模拟进行了讨论,并重点介绍了Dynaform 软件的应用。 关键词:有限元模拟;Dynaform ;板料成形;汽车覆盖件模具 汽车工业是国民经济的重要产业之一,而覆盖件的研发周期长是阻碍新车型尽快推向市场的重要瓶颈。目前覆盖件及模具的设计制造工艺、先进装备及CAD/CAM 的应用已取得了重要进展,缩短了设计制造周期、提高了产品的质量、减轻了劳动强度,但CAE 的发展略显滞后。从模具开发的整个过程来看,设计初期的模具工艺结构、冲压工艺参数的合理选择,能有效地减少调试修模工作量,缩短了开发周期,降低模具成本。因而,推广应用CAE 技术,研究板料冲压的仿真成形是摆在覆盖件及模具行业 收稿日期:2003-10-23 第一作者简介:衡猛,男,1979年生,硕士研究生。 面前的重要课题。 1　板料冲压成形模拟的发展[1～4] 板料成形数值模拟研究始于20世纪60年代,之前人们主要用试验分析的方法了解塑性成形的性能,为设计提供依据。在20世纪70年代中期到80年代中期,主要是建立一些简单的有限元分析模型和应用,包括二维平面问题和轴对称问题,这阶段大多采用薄膜单元。20世纪80年代中后期开始三维板料成形分析研究,各种板壳单元被应用于成形分析。1973年,Kabayashi 采用刚塑性有限元法模拟了板料冲压成形过程。1976年,Weifi 用弹塑性有限元法模拟圆形板料在半球形凸模作用下的胀形和 最终,以该零件凹模为例,根据LOM 原型翻制的硅胶模、砂型以及熔射并补强后的凹模(表面硬度50～55HRC )如图15～17所示 。 图15　硅胶模—凹模 图16　砂型— 凹模 图17　带不锈钢壳层的硬模—凹模 3　结束语 采用与快速原型相结合的等离子熔射快速制造金属硬模新技术,成功地在短时间内制造出表面具有高耐磨性、高硬度的不锈钢模具。实践证明,该技术在制模周期、成本、模具精度和模具寿命几个关联因素中找到了一个很好的结合点,能满足当前汽车工业车型变化极快,换型时间短的需要。 后续试冲压结果表明,冲压成形有限元模拟对于冲压模具设计有良好的指导作用,采用LOM 制作原型有良好的复型性。参考文献: [1]　张海鸥.金属模具快速制造技术,电加工与模具,2002(2):6～9[2]　王伊卿,朱东波,卢秉恒.电弧喷涂制造汽车覆盖件模具,模具 工业,2001(9):41～44 [3]　徐达,宋玉华,张人佶,等.基于快速成形技术的汽车覆盖件金 属模具制造.清华大学学报(自然科学版),2000,40(5):1～5 设计?研究 《电加工与模具》2004年第2期

T 0951—2008 贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法

T 0951—2008 贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法 1、目的与适用范围 1.1 本方法适用于测定各类路基路面的回弹弯沉以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。 1.2 沥青路面的弯沉检测以沥青面层平均温度20℃时为准，当路面平均温度在20℃±2℃以内可不修正，在其他温度测试时，对沥青层厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。 2、仪具与材料技术要求 本方法需要下列仪具与材料： （1）标准车：双轴，后轴双侧4轮的载重车。其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表T0951的要求。测试车应采用后轴10t标准轴载BZZ-100的汽车。 （2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成。贝克曼梁由合金铝制成，上有水准泡，其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为2：1。弯沉仪长度有两种：一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，应采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪；对柔性基层或混合式结构沥青路面可采用长度为3.6m的贝克曼梁弯沉仪测定。弯沉采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。 （3）接触式路表温度计：端部为平头，分度不大于1℃。 （4）其他：皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。 表T0951 弯沉测定用的标准车参数

3、方法与步骤 3.1 准备工作 （1）检查并保持测定用标准车的车况及制动性能良好，轮胎胎压符合规定充气压力。 （2）向汽车车槽中装载(铁块或集料)，并用地中衡称量后轴总质量及单侧轮荷载，均应符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。 （3）测定轮胎接地面积：在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸和一张方格纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积，准确至0.1cm2。 （4）检查弯沉仪百分表量测灵敏情况。 （5）当在沥青路面上测定时，用路表温度计测定试验时气温及路表温度(一天中气温不断变化，应随时测定)，并通过气象台了解前5d的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。 （6）记录沥青路面修建或改建材料、结构、厚度、施工及养护等情况。 3.2 测试步骤 （1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。 （2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3~5cm处的位置上。 （3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上(轮隙中心前方3~5cm处)，并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表应稳定回零。 弯沉仪可以是单侧测定，也可以是双侧同时测定。 （4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径(约3m以上)后，吹口哨或挥动指挥红旗，汽车停止。待表针回转稳定后，再次读取终读数L2。汽车前进的速度宜为5km/h左右。

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。

图1 传统板料成形模具开发模式 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，做出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。 二、板料成形需要解决的问题 板料成形通过模具对板料施加压力，使板料产生永久性的塑性变形，以获得预期的产品形状。在这个过程中影响板材变形的因素非常多，要控制好变形的形状也非常困难。首先，金属受外力作用会发生变形，变形可分为弹性变形和塑性变形，弹性变形是可逆的，外力去除后变形体就会恢复成原来的形状；第二，材料的成分和组织对变形影响极大；第三，塑性变形有多种方式，再结晶温度下的塑性变形有晶内滑移和孪动、位错(位错分多种形式)，再结晶温度上的塑性变形有晶间滑移、多晶体扩散和相变变形等；第四，变形温度、变形速度的影响；第五，变形体内部应力状态的影响；第六，摩擦与润滑的影响；第七，材料塑

板料成形CAE分析

板料成形CAE分析 实验报告 班级： 学号： 姓名：

板料成形CAE分析 一、实验目的和要求： 通过本实验的教学，使学生基本掌握有限元技术在板料塑性成形领域的应用情况，拓宽学生的知识面，开阔视野，使学生对塑性成形过程的数值模拟技术有深刻的理解，预测板料弯曲成形的性能。 二、教学基本要求： 学会使用Dynaform数值模拟软件进行板料弯曲成形过程的仿真模拟，对模拟结果具有一定的分析和处理能力。 三、实验内容提要： 掌握前处理的关键参数设置，如零件定义、网格划分、模型检查、工具定义、坯料定义、工具定位和移动、工具动画、运行分析。了解后处理模块对模拟结果的分析，如读入d3plot 文件、动画显示变形和生成动画文件、成形极限图分析、坯料厚度变化分析等。 四、实验步骤 1、导入零件模型，保存文件 打开下拉菜单File->Import，如图2所示，在F:\dynaform\BLANK_CAE目录下分别导入文件punch.igs,binder.igs,die.igs和blank.igs。 图1 导入文件窗口

3、更改零件层名 打开下拉菜单Parts－>Edit,对应不同的零件更改层名，改好层名后保存文件。 图2 修改层名窗口 4、进行网格划分 以blinder为例进行说明。 （1）、点击，只选择binder1（红色），点击OK退出。 图3

（2）、选择Preprocess—>Element进入如图3界面。选择，在surf mesh中将max size 改为5. 图4 图5 （3）、依次选select surfaces—>displayed surf-->0k-->apply，然后依次退出各个页面。网格化后的零件如图6所示。 图6网格化后的零件 4、检查工具。 仍然以binder为例。

贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉的试验方法

贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉的试验方法 1 目的和适用范围 1.1本方法适用于测定各类路基路面的回弹弯沉以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。 1.2沥青路面的弯沉检测以沥青层平均温度20℃时为准，当路面平均温度在20℃±2℃内可不修正，在其他温度测定时，对沥青层厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。 2 仪具与材料技术要求 本试验需要下列仪具与材料； 1）标准车：双轴，后轴双侧4轮的载重车，测试车公应采用后轴的BZZ-100的汽车。 2）路面弯沉仪，由贝克曼梁百分表及表架组成，贝克曼梁由合金铝制成，上有水准泡，其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为2:1。弯沉仪长度有两种：一种长度为3.6米，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4米，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半钢性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，应采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪；对柔性基层或混合结构沥青路面可采用长度为3.6m 的贝克曼梁弯沉仪测定。弯沉采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。 3）路表温度计，分度不大于是1℃。 4）其它：皮尺、口哨、白油漆或粉笔，指挥旗等 3 试验方法 3.1准备工作 1）检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，轮胎胎压符合规定充气压力。 2）向汽车车槽中装载(铁块或集料)，并用地中衡称量后轴总质量，符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。 3）测定轮胎接地面积，在平滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法，测算轮胎接地面积，准确至0.1平方厘米。 4）检查弯沉仪百分表量测灵敏情况。 5）当为沥青路面时，用路表温度计测定试验时气温及路表温度(一天中气温不断变化，应随时测定)，并通过气象台了解前5天的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。 6）记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。 3.2路面回弹弯沉测试步骤： 1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。测点应在路面行车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。 2）将试验汽车后轮胎隙对准测点稍后约3-5cm处的位置上。 3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测应置于测点上(轮隙中心前方3-5cm处)，并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。弯沉仪可以是单侧测定，也可以是双侧同时测定。 4）测定者吹口哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面弯形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径(约3米以上)后，吹口哨或指挥红旗，汽车停止。待表针回转稳定后，再次读取终读数L2。汽车前进的速度宜为5km/h左右。 3.3弯沉仪的支点变形修正。 ）采用长度为3.6m的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥 混凝土路面等进行弯沉测定时，有可能引起弯沉仪支座处变形，因此测定时应检验支点有无变形。此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时，

板料成形回弹特征及其控制技术

板料成形回弹特征及其控制技术 1 前言 回弹是板材冲压成形过程的主要缺陷之一．严重影响着威形件的威形质量和尺寸精度，是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一，它不仅降低了产品质量和生产效率．还制约了自动化装配生产线的实施，是我 国汽车制造工业中亟待解决的关键性问题。 从理论上说，板材冲压成形过程可以被看作是板材经过塑性变形变为想要获得的形状的过程。然而实际上．板料尺寸．材料特性和环境条件使冲压成形过程的预测性和可重复性变得困难。以韧性金属板材为主的冲压成形件从模具上取出后，必然产生一定量的回弹。回弹是板材冲压成形的3种主要缺陷(起皱．破裂和回弹)中最难控制的一种，因为它涉及到对回弹量的准确预示．不同的材料和尺寸的零件其回弹规律大不相同，单凭经验和工艺过程类比是很难进行准确的回弹补偿的．这就使得一个模具设计的周期变长．因此在板材冲压成形中回弹变形是使模具设计明显变复杂的一个基本参数。在大多数板材冲压成形中．强烈的非线性变形过程致使板料产生很大的弹性应变能．在模具与板料动态接触过程中存在于板料中的这种弹性应变能会随着接触压力的消除而自动释放掉，回弹的驱动力一般是朝着板料原始形状变形。因此，冲压成形中的最终产品形状不但依赖于凹模形状．而且依赖于成形后存储在板料中的弹性应变能。弹性应变能与许多诸如材料特性．接触载荷等参数有关，因此在成形过程中预测回弹变得很复杂．这也就给那些必须精 确评估回弹量的设计者提出了很重要的问题。 近40年来，有许多研究人员一直在对回弹行为进行着研究．并提出了很多解决方法和计算机仿真算法．发表了大量相关论文。就有限元仿真方法而言．在众多仿真算法模拟应用中，采用显式算法模拟成形过程．用隐式算法模拟回弹过程的方法最多；其次是冲压成形和卸载回弹过程都采用隐式算法。而G．Y-L．等学者提出一种新算法，冲压成形和回弹过程全部采用显式算法。U．Abdelsalam等学者还提出了采用一步成形算法模拟冲压成形过程，再用隐式算法计算卸载回弹过程．并应用该算法模拟了3个复杂冲压件的卸载回弹过程．这种算法的模拟精度虽然不高．但计算速度很快．可以为模具在设计阶段提供一个定性的参考方案。T-C．Hsu等学者采用隐式TL(Total Lagrangian)算法，引入Hill--次方屈服函数模拟了轴对称问题的冲压成形和回弹过程。M．Kawka等学者采用静态显式有限元(实际上也是隐式算法)算法软件ITAS3D模拟了轿车顶盖和轮毂的多阶段成形过程，以及卸载回弹和切边回弹过程．并与试验结果进行了比较。 以上这些对于回弹的研究只限于理论方面．其与实际试验的对比验证还鲜有涉及。对于如何补偿所产生的

三种弯沉检测技术

利用贝克曼梁测定路面回弹弯沉值操作简便，应用广泛，我国路面设计及检测的标准方法和基本参数都是建立在这种试验方法基础之上的，但是，这种试验方法整个测试过程全是人工操作，测试结果受人为因素的影响较大，而且测速慢。自动弯沉仪是测定路面弯沉值的高效自动化设备，可对路面进行高密集点的强度测量，适用于路面施工质量控制、验收及路面养护管理。 1．主要设备 自动弯沉仪测定车：洛克鲁瓦型，由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成。测量机构安装在测试车底盘下面。 自动弯沉仪测定车的主要技术参数如下： 测试车轴距： 6.57m 测臂长度：1.75-2.40m 后轴荷载：100kn 测定轮对路面的压强：0.7mpa 最小测试步距：4-10m 测试精度：0.01mm 测试速度：1.5-4.0km/h 2．工作原理 自动弯沉仪的基本工作原理与贝克曼梁的原理是相同的，都是采用简单的杠杆原理。 自动弯沉仪测定车在检测路段以一定速度行驶，将安装在测试车前后轴之间底盘下面的弯沉测定梁放到车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来，这时，测定梁被拖动，以二倍的汽车速度拖到下一测点，周而复始地向前连续测定。通过计算机可输出路段弯沉检测统计计算结果。 3.使用技术要点 （1）自动弯沉仪做长距离移动时，应根据路况把一些对通过能力影响大的组件、部件拆下来，待移动到测量工地时，再进行安装调试。 （2）操作计算机，根据要求输入有关信息及命令。 （3）为了保证系统a／d转换板与位移传感器的测量精度，应进行自动弯沉仪的标定。（4）自动弯沉仪所采集数据以文本方式存储于计算机中，其记录格式分节点数据。弯沉值数据及弯沉盆数据三种。输入有关信息和参数后，可显示出左右双侧的弯沉峰值柱状图及峰值、距离和温度等；计算出平均值、标准差和代表弯沉值；显示弯沉盆图形并计算出曲率半径。 应当注意，自动弯沉仪测定的是总弯沉，因而与贝克曼梁测定的回弹弯沉有所不同。可通过自动弯沉仪总弯沉与贝克曼梁回弹弯沉对比试验，得到两者相关关系式，换算为回弹弯沉，用于路基、路面强度评定。 关于自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法可详见《公路路基路面现场测试规程》（jtj 059-95）。 二、落锤式弯沉仪 利用贝克曼梁方法测出的回弹弯沉是静态弯沉。自动弯沉仪检测弯沉时，因为汽车行进速度很慢，所测得的弯沉也接近静态弯沉。为了模拟汽车快速行驶的实际情况，不少国家开发了动态弯沉的测试设备。落锤式弯沉仪（falling weight deflectometer，简称fwd）模拟行车作用的冲击荷载下的弯沉量测，计算机自动采集数据，速度快，精度高。近年来，采用落锤式弯沉仪（fwd）测定路面的动态弯沉，并用来反算路面的回弹模量。已成为世界各国道路界的热门课题。这种设备特别适用于高等级公路路面和机场的弯沉量测和承载能力评定。落锤式弯沉仪是目前国际上最先进的路面强度无损检测设备之一。 1．主要设备

成形极限图试验

成形极限图试验 成形极限图（FLD）或成形极限曲线（FLC）是板料冲压成形性能发展过程中的较新成果。 成形极限图的试验方法如下所述： 1）在试验用坯料上制备好坐标网格； 2）以一定的加载方式使坯料产生胀形变形，测出试件破裂或失稳时的应变ε 1 、ε2（长、短轴方向）； 3）改变坯料尺寸或加载条件，重复2）项试验，测得另一状态下的ε 1、ε 2 ； 4）取得一定量的数值后，在平面坐标图上描绘出各试验点，然后圆滑连线，作出FLD。成形极限曲线将整个图形分成如1所示的三部分：安全区、破裂区及临界区。 图1 成形极限图及其用法 于大型复杂薄板冲压件成形时,凹模内毛坯产生破裂的情况较多。这一部分毛坯一般是在拉应力作用下成形的，变形区内产生的断裂是延性断裂。掌握板材拉伸失稳理论，利用成形极限图，可以对这种破坏问题较快地作出判断，找出原因，提出相应的解决办法。拉伸失稳理论是计算建立成形极限图的基础。拉伸失稳是指在拉应力作用下，材料在板平面方向内失去了塑性变形稳定性而产生缩颈，并随这发生破裂。拉伸失稳可分为分散失稳和集中失稳两种。分散性失稳是指板料的塑性变形达到一定程度后，变形开始出现在材料内某些性能不均匀或厚度不均匀的部位，载荷开始随变形程度增大而减小，由于应变硬化，这些缩颈能在一定的尺寸范围内转移，使材料在这个范围内产生一种亚稳定的塑性流动，故载荷下降比较缓慢。但由于材料的硬化增强，变形抗力又有所提高，最后，最薄弱的环节逐渐显示出来，缩颈就逐步集中到某一狭窄区段，这样就逐渐形成了集中失稳。

产生集中失稳时，缩颈点也不能再转移出去，此时金属产生不稳定流动，由于这时承载面急剧减小，变形；力也就急剧下降，很快就异致破坏。成形极限是指材料不发生塑性失稳破坏时的极限应变值。但由于目前失稳理论的计算值还不能准确反映实际冲压成形中毛坯的变形极限，在实际生产中普遍应用由实验得到的成形极限图。成形极限图（FLD），也称成形极限线（FLC）是对板材成形性能的一种定量描述，同时也是对冲压工艺成败性的一种判断曲线。它比用总体成形极限参数，如胀形系数、翻边系数等来判断是否能成形更为方便而准确。成形极限图（FLD）是板材在不同应变路径下的局部失稳极限应变和（相对应变）或和（真实应变）构成的条带形区域或曲线（图1-14）。它全面反映了板材在单向和双向拉应力作用下的局部成形极限。在板材成形中，板平面内的两主应变的任意组合，只要落在成形极限图中的成形极限曲线上，板材变形时就会产生破裂；反之则是安全。图1-14中的条带形区域称为界区，变形如位于临界区，表明此处板材有濒临于破裂的危险。由此可见，FLD是判断和评定板材成形性能的最为简便和直观的方法，是解决板材冲压成形问题的一个非常有效的工具。图 1-14 成形极限图(FLD)一、成形极限图（FLD）的制作目前，试验确定板材成形极限图的方法是：在毛坯（试样）表面预先作出一定形状的风格。冲压成形后，观察、测定网格尺寸的变化量，经过计算，即可得到网格所在位置的应变。对变形区内各点网格尺寸的变化进行测量与计算，可得到应变的分布。网格图形如图1-15所示。图1-16是采用圆形网格，在变形网格变成椭圆形状，椭圆的长、短轴方向就是主轴方向，主应变数值为相应应变：长轴应变：短轴应变：真实应变：长轴应变：短轴应变：图1-15 常用网络形式a) 圆形网 络b) 组合网络c) 叠加网络图1-16 网络的变形二、FLD在生产中的应用 成形极限图与应变分析网格法结合在一起。可以分析解决许多生产实际问题。这种方法用于分析解决问题的原理是：首先通过试验方法获得研究零件所用板材的成形极限图。再将网格系统制作在研究零件的毛坯表面划变形危险区，坯料成形为零件后，测定其网格的变化量，计算出应变值。将应变值标注在所用材料的成形极限图上。这时零件的变形危险区域便可准确加以判断。成形极限图的应用大致有以下几方面：1）解决冲模调试中的破裂问题：2）判断所设计工艺过程的安全裕度，选用合适的冲压材料；3）可用于冲压成形过程的监视和寻找故

贝克曼梁测定路基路面回弹 弯沉试验方法

贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法 贝克曼梁法 1．试验目的和适用范围 （1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。 （2）本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。 （3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。 （4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20土2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。 2．仪具与材料 （1）测试车：双轴：后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合要求。测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路，一级及二 级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。 （2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:1。弯沉仪长度有两种：一种长3．6m，前后臂分别为2．4m和1．2m；另一种加长的弯沉仪长5．4m，前后臂分别为3．6m和1． 8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5．4m的贝克曼梁弯沉仪、并采用BZZ-100标准车；弯沉值采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。 （3）接触式路面温度计：端部为平头，分度不大于1℃。 （4）其它：皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。 3．试验方法与步骤 1）试验前准备工作 （1）检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。 （2）向汽车车槽中装载（铁块或集料），并用地中衡称量后轴总质量，符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。 （3）测定轮胎接地面积；在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格

板料成形CAE技术及应用

板料成形CAE技术及应用 作者：风华机器厂童春桥 | 阅读次数：596 转自：《CAD/CAM与制造业信息化》时间：2005年5月26日11:32 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，而板料成形CAE技术及分析软件的出现，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，从根本上提高了企业的市场竞争力。 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。 图1 传统板料成形模具开发模式

先进板料成形技术与性能

板料成形有限元分析的发展综述 摘要：在参阅和分析大量有关文献的基础上，对有限元法的产生和弹塑性有限元的发展进行了总结，特别是对当前应用广泛的板料成形有限元数值模拟在国内外的发展概况和发展趋势进行了详尽的剖析，为深入了解板料成形有限元的发展提供了有益的参考。 关键词：板料成形；数值模拟；有限元法；有限元分析；弹塑性 引言 有限单元法是工程计算领域的一种主要的数值计算方法，其基本思想就是将连续区域上的物理力学关系近似地转化为离散规则区域上的物理力学方程。它是一种将连续介质力学理论、计算数学和计算机技术相结合的一种数值分析方法。此方法由于其灵活、快捷和有效，已迅速发展成为板料冲压成形中求解数理方程的一种通用的数值计算方法。 有限元法源于40年代提出的结构力学的矩阵算法。“有限元法”这一术语是R.W.Clough于1960年在论文“The finite element method in plane stress analysis”中首次提出来的，他用这种方法首次求解了弹性力学的二维平面应力问题。1963年，Besseling证明了有限元法是基于变分原理的Ritz法的另一种形式，从而使Ritz分析的所有理论基础都适用于有限元法，确认了有限元法是处理连续介质问题的一种普遍方法。 板料成形数值模拟涉及到连续介质力学中材料非线性、几何非线性、边界条件非线性等三非线性问题的计算，难度很大。随着非线性连续介质力学理论、有限元法和计算机技术的发展，通过高精度的数值计算来模拟板料成形过程已成为可能。从70年代后期开始，经过近二十年的发展，板料成形数值模拟逐渐走向成熟，并开始在汽车、飞机等工业领域得到实际的应用。 1 弹塑性有限元分析研究发展概况 有限元法建立之初，只能处理弹性力学问题，无法应用于金属塑性成形分析。1965年Marcal提出了弹塑性小变形的有限元列式求解弹塑性变形问题，揭开了有限元在塑性加工领域应用的序幕。1968年日本东京大学的Yamada推导了弹塑性小变形本构的显式表达式，为小变形弹塑性有限元法奠定了基础。但小变形理论不适于板料冲压成形这样的大变形弹塑性成形问题，因此人们开始致力于研究大变形弹塑性有限元法。1970年美国学者Hibbitt等首次利用有限变形理论建立了基于Lagrange格式（T.L格式）的弹塑性大变形有限元列式。1973年Lee 和Kabayashi提出了刚塑性有限元法。1973年Oden等建立了热-弹粘塑性大变形有限元列式。1975年Mcmeeking建立了更新Lagrange格式（U.L格式）的弹塑性大变形有限元列式。1978年Zienkiewicz等提出了热耦合的刚塑性有限元法。1980年Owen出版了第一本塑性力学有限元的专著，全面系统地论述了材料非线性和几何非线性的问题。至此，大变形弹塑性有限元理论系统地建立起来了。 2 板料成形有限元数值模拟国内外研究发展概况

路基路面回弹弯沉检测方法

路基路面回弹弯沉检测方法 同行的重视。 关键词：路基路面；回弹弯沉；检测方法 1概述 国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计中（设计回弹弯沉）；用于施工控制及施工验收中（竣工验收弯沉值）；同时还用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具有重要的意义。 2弯沉值的几个概念 2. 1弯沉 弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0. 01mm 为单位。 2. 2设计弯沉值 根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级。面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。 2. 3竣工验收弯沉值

竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一，当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值 2. 4弯沉值的测试方法 弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，现在用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉仪等。 3贝克曼梁法 3. 1试验目的和适用范围 （1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。 （2）本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。 （3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。 （4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过202℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。 3. 2仪具与材料

贝克曼梁法测试的步骤

贝克曼梁法测试的步骤，测试结果计算及温度修正 ⑴测试步骤： ①在测试路段布置测点，其距离随测试需要距离而定。测点应在路面行车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔画上标记。 ②将试验车后轮轮隙对准测点后约3-5cm处的位置上。 ③将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3-5cm处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。 弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。 ④测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而继续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数L2。汽车前进的速度宜为5km/h左右。 ⑵测试结果计算及温度修正： ① LT=(L1-L2)×2（式中：LT——在路面温度为T时的回弹值；L1——车轮中心临近弯沉仪侧头时百分表的最大读数即初读数；L2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最大读数即终读数） ①进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值按下式计算： LT=(L1-L2)×2+ (L3-L4)×6（式中：L1——车轮中心临近弯沉仪侧头时百分表的最大读数即初读数；L2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最大读数即终读数；L3——车轮中心临近弯沉仪侧头时检验用弯沉仪的最大读数；L4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的最大读数。）此法适用于测定用弯沉仪支座处有变形，但百分表架处路面已变形的情况。 ②沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过20℃±2℃范围时，回弹弯沉值应进行温度修正，温度修正有两种方法：