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第一篇 有限元分析基础理论我们要说的是板件的有限元分析，板件成形基本属于平面应力状态。很多人不理解，问我，你看比如压边圈，几十吨的压边力压上去了，为什么说厚向应力接近0呢，不理解。在AF中模拟里，我们在不知初始压边力话，我们会选择用压力来，对于板件，一般初始值选3MPA，这个概念是什么呢，说白了这个值就是接近厚向应力（当然二个有差别，一个是宏观的力，一个是微观应力），而板料的其它平面方向应力，动辙是150-400MPA左右的。所以相对3MPA的厚向应力，够小了吧，这还是在压边圈上厚向应力大点，在单面接触区更是小得可怜了，所以说我们把板料成形看作平面应力状态。 我们看下模拟过程中板料的主应力和次应力，因为厚向应力不重要，所以AF里也没有这个值给出，我们参考下压边力吧，我选的这个件是个车门外板有压边力，有300T，很大的一个压边力了，一般件是没这么大的。对比以上三图我们可以看出，厚度方向应力，我们可以忽略。 说清了平面应力，接着我们说，板料拉伸过程中对板料起作用力，板料拉伸过程实际是在外力作用下，产生应力，应力产生应变，而由于进料速度不同，则会使外力方向与主应力方向不同，于是产力剪应力。比如我们板料的压边圈上的应力状态就是拉压的平面应力状态，再加上剪应力的综合作用下开始变形的。 然后说下应力与主次应力差别，主应力的概念在现面应力中总存在这样一个截面，二个主应力不为0，剪切力为0.反过来说就是主应力的方向，剪应力是为0的。这个主应力对应AF里的，因为平面应力有二个主应力，AF把这二个主应力分别叫做，常规翻译就是最大应力和最小应力，用AF的人经常叫法是把最大应力叫做主应力，最小应力叫做次应力，其实这二个都是主应力，我们要明白MAJOR STRESS 和MINOR STRESS指和就是主应力就是了（剪应力为0）。 应力则是通称，指任意截面内的应力，我们看下图关于应力与主应力关系。，我们需要明白的一点就是假如主应力方向与你所需要观察的截面方向不一致，那说明截面上就存在剪应力了。之所以一直强调剪应力是因为，在板料成形过程中，剪应力是参与作用的，并且剪应力对于塑性材料的屈服和板料的扭曲（TWIST）是起主要作用的。对于我们来说经常要观察的截面是位于与板料流动方向垂直的截面。我们需要观察AF里主应力方向与材料流向是否相同，用以判断该处区域是否存在剪应力作用。剪应力的产生是由于材料流动速度不一，致使应力方向改变产生的。比如在高强板的扭曲和外板件的面畸变里，剪应力也是起作用的因素之一。对于剪应力，AF给出了三个评判值。平面剪应力，横向剪应力（XZ向和YZ向）。这三个应力是新版本给出的，估计是AF对回弹TWIST和面畸变开始关注了。但是具体含义和数值还有待理解。 除了剪应力外，我们还需关注的力有弯矩，板料的弯矩是由于内外表面应力状态不一致产生的。它对回弹和卷曲起评判作用。，这弯矩分为R向和T向，R向指析凑轧制方向，T向指制方向横向，这个值也是AF4.4里新增的。 泊松比，弹性模量，N,R值，这些都是表征材料内在特性的一些参数，它们本身又是互相关联的。 1.对于弹性模量E，反应的是在弹性变形阶段应力与应变关系：，在这个阶段应力与应变是一一对应的，并且E是不变的。但是对于塑性阶段，弹性模量实际上是有变化的，并且应力与应变也不再具有一一对应的关系（与加载历史有关）。 2.对于泊松比，反应的是在比例极限内，即弹性阶段，横向应变与纵向应变的比值。在弹性阶段对于钢材来说泊松比是定值0.3，在塑性阶段则认为是体积不可压缩，即0.5（实际上对于塑性阶段的泊松比并不是完全体积不变的，也是个假设，专门有论文论述了塑性泊松比变换对应力的影响）。 3.我们接着说体积弹性模量K，。这里就是泊松比，假如泊松比为0.5，则K为无穷大，即体积不变。所以说弹性阶段材料体积是可以压缩，即会变小的。但在塑性阶段，材料体积是不可压缩的，即我们说的体积不变原理。这个对我们分析单元受力有用，比如材料纵向受拉伸长了，那么横向自然会受压减小，并且弹性阶段和塑性阶段体积变化量不一样。 4.加工硬化指数n，该值指的是这样一个概念，即材料抵抗局部变形的能力。即该值越大，变形区单元能连带附近单元一起变形，从而增加部变形的抵抗能力，并且使应力分布均匀。所以该值增大，对材料拉伸性能有好处，是验证材料性能一个重要因素。 5.厚向异性系数r，，反应的是材料在变形时，在平面方向变形（e2)比厚向(e3)更容易的一种程度。r值越高，其在平面方向变形更容易，在厚向变化越小。并且该值分为0度，45度，和90度三个值。对于深拉延时，该值大于2以上，并且0，45，90度方向差别不大，使材料能更好的抵抗厚向减薄能力。有一点要注意的是，很多材料实际上R90度（即拉伸试验方向与材料轧制方向垂直时）时的反而值最大，AF注意到了这一现