先进高强度钢板冲压成形扭曲现象之研究-高雄第一科技大学.ppt

Hill 48的數學理論式子較為簡略，若要同時正確地模擬材料的異向性以及降伏應力下的受力行為甚為困難，需要更複雜且完整的降伏函數方能較佳的表現材料真實的受力情況。 等向硬化 等向硬化準則為最基本的加工硬化理論，其理論為材料進入塑性區後，初始降伏面會均勻擴大而不產生變形或移動現象。 不考慮包辛格效應 動態硬化 Prager 1955年提出動態硬化準則，其理論為材料進入塑性區後，初始降伏面的形狀及大小不變。 動態硬化係數 270鋼板包辛格效應曲線 扭曲量隨著壓料力增加而降低。 壓料板壓住板材的力量越大，板材沖壓時達到塑性區的板材比率較高，且其彈性回復量較低故扭曲量降低。 加工硬化準則-混合硬化 * Yield surface f 的動態硬化用來描述瞬間包辛格 的變形模式主要包含降伏點提前發生及加工硬化 停滯的急遽變化，這是由於材料不穩定差排所導 致的結果如推擠(piled up dislocation)所產生的差 排。 Bounding surface F由Isotropic hardening、 Kinematic hardening 與non Isotropic hardening 所構成的混合型硬化邊界降伏表面。 混合型邊界中的Isotropic hardening主要描述材 料局部硬化，此與材料穩定差排結構形成有關。 加工硬化準則-混合硬化 * 混合型邊界中的Kinematic hardening與non Isotropic hardening 主要描述包辛格反向變形行為 包含永久軟化(permanent softening)與加工硬化停滯(workhardening stagnation) 。 包辛格過程中永久軟化(permanent softening)與加工硬化停滯(workhardening stagnation) ，此與材料拉伸所產生變形下其差排結構破裂與壓縮所產成新的差排微觀組織所造成。 * 三、降伏準則Hill 48及Barlat’89之模擬分析 分析模型與分析方法之介紹 V型彎曲成形之驗證分析 U型帽狀引伸成形之驗證分析 V型彎曲成形模型與分析方法之介紹 V型彎曲成形模具是由一組彎曲角度為90度之母模與沖頭所構成。 Ｖ型彎曲成形後的側壁外開角度為探討參數，而側壁外開可分為兩種情況，一種為大於90度時稱為正回彈；另一種為小於90度則稱為負回彈，側壁外開角度則為成形後角度減掉90度。 * V型彎曲模具示意圖 V型彎曲側壁外開示意圖 V型彎曲成形之驗證分析 從V型彎曲成形實驗可知Barlat’89降伏準則準確率稍高。 * 270級軟鋼與模擬結果比較圖 U型帽狀引伸成形模型與分析方法之介紹 Ｕ型帽狀成形是由一組沖頭、母模及壓料板所組成，其作動方式為板材置於母模上，壓料板往下夾持住板材，然後沖頭往下沖壓至合模為止。 由於其為引伸成形工法，Ｕ型帽狀之側壁會經歷彎曲與反彎曲的受力情形，使側壁的應力分佈情況較為複雜而產生側壁捲曲的現象。故模型探討的參數為側壁捲曲的曲率半徑。 * 側壁捲曲之曲率半徑(R) U型帽狀引伸成形之驗證分析 U型帽狀引伸成形之材料受力行為較V型彎曲成形來得複雜，因此可明顯觀察出不同降伏準則下模擬的差異性。 母模圓角為參數之實驗與模擬驗證可看出使用描述材料異向性受力行為較佳之降伏準則Barlat’89的準確率較高。 * 590R級先進高強度鋼與模擬結果比較圖 四、先進高強度鋼扭曲現象之研究 * 分析模型之介紹 扭曲量之定義 CAE模擬結果與NUMISHEET DATA之比對驗證 分析模型之介紹 從現有文獻及實際業界開發經驗，沖壓製程後之扭曲現象主要是由於板件不對稱的造型，導致應力分佈不平衡而產生的現象。 S-rail之特徵造型與車前側構件有相似之處，均為不對稱的外形。 * 對稱軸 車前側構件 S-rail 扭曲量之定義 扭曲量θ是將兩端固定距離之A-A斷面及B-B斷面，量測其應力釋放前、後之上端面夾角得θ1及θ2並將兩者相加。本研究係以此方法得CAE模擬分析之扭曲量θ，進行扭曲現象之研究。 * B B A A θ1 θ2 應力釋放前 應力釋放後 A-A斷面 B-B斷面 截面外形之驗證 針對JD及IE截面，將實驗結果與NUMISHET DATA驗證成形後的S-rail外形。 兩種降伏準則的截面回彈結果均符合實驗的趨 勢，然使用降伏準則Barlat’89有較佳的結果。 * JD截面之驗證 IE截面之驗證 CAE模擬結果與NUMISHEET DATA之比對驗證(2/2) E I D J 變形後 五、S-rail扭曲現象之研究 * 參數探討 一般參數對扭曲現象之模