半球形零件拉伸成型的數(shù)值分析

1  緒  論
1.1  背景及目的
　　　拉深是一種用平板毛料制成容器狀零件的沖壓成形方法，在飛行器、汽車(chē)、家用電器制造業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并且可以作為評(píng)價(jià)板料成形性能的一種重要試驗(yàn)方法。早在三十年代人們就開(kāi)始了對(duì)筒形件拉深成形的理論和實(shí)驗(yàn)研究，但系統(tǒng)和全面的研究，是在筒形件拉深被作為一種重要試驗(yàn)方法提出來(lái)之后才大量開(kāi)展的。Swift在1939年提出以拉深試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)材料成形性能好壞的基本試驗(yàn)方法之一。由于此試驗(yàn)方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被沖壓界定為評(píng)定材料成形性能的必不可少的試驗(yàn)方法。
筒形件拉深的研究是從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)研究的目的是為探討拉深試驗(yàn)和其他較為簡(jiǎn)單的工藝試驗(yàn)的相關(guān)性，能否用簡(jiǎn)單工藝試驗(yàn)的試驗(yàn)參數(shù)來(lái)評(píng)定材料的拉深成形性能，以及試驗(yàn)上確定板料拉深性能的方法。Swift最早對(duì)拉深成形的力、功、應(yīng)變以及能夠成功地拉深成形的條件進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，為筒形件拉深成形的理論分析提供了可靠的基礎(chǔ)；同時(shí)還研究了凹模圓角上的彎曲所引起的拉伸和變載問(wèn)題，給出了摩擦系數(shù)的確定方法。肖夫曼在實(shí)驗(yàn)上得出摩擦和幾何條件對(duì)材料的厚度變化分布有顯著影響。在探討單向拉伸試驗(yàn)測(cè)得的基本應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)和拉深性能的關(guān)系方面，M.H.Sommer做了最早的努力，其后C.Arbel繼續(xù)了這方面的工作，發(fā)現(xiàn)了應(yīng)變強(qiáng)化模數(shù)和拉深性能的相關(guān)性。R.L.Whiteley對(duì)22種鋼板、A.N.Bramley和P.B.Mellar對(duì)鈦、鋅板進(jìn)行了試驗(yàn)，以研究拌料的各向異性對(duì)拉深性能的影響，認(rèn)為代表各向異性的單向拉伸試驗(yàn)之寬向和厚向應(yīng)變之比R越大，其拉深性能越好。在理論研究方面，人們一直在努力對(duì)此成形過(guò)程進(jìn)行理論分析并計(jì)算成形力。Pomp和Sachs對(duì)此進(jìn)行了最早的工作，為以后的理論研究奠定了基礎(chǔ)。Hill接著分析了徑向拉延問(wèn)題[1]，他考慮的是平面應(yīng)力、應(yīng)變的極限情況。最早對(duì)拉深成形問(wèn)題進(jìn)行全面理論分析的是Chung和Swift，他們求解了變形區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變分布以及最大凸模載荷、總凸模功率和載荷行程曲線，討論了凹模圓角上的彎曲和摩擦的影響，改進(jìn)了彎曲計(jì)算模型；以后，Siebel和Panknin又繼續(xù)尋找簡(jiǎn)單的方法以計(jì)算成形力。在利用單向拉伸試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)推算各種材料的拉深性能方面，Norris、G.sachs、C.Arbel等人進(jìn)行了深入的研究。