西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 薄壁管數(shù)控彎曲精密成形技術(shù)是管彎曲成形技術(shù)向先進(jìn)塑性加工技術(shù)發(fā)展 的必然趨勢(shì)。然而這是一個(gè)多因素耦合交互作用下易發(fā)生失穩(wěn)起皺的復(fù)雜非穩(wěn) 態(tài)物理過(guò)程。特別對(duì)于大口徑、薄壁管小半徑彎曲成形過(guò)程，失穩(wěn)起皺成為穩(wěn) 定成形的瓶頸問(wèn)題。因此失穩(wěn)起皺及成形極限是這一先進(jìn)加工技術(shù)研究與發(fā)展 中迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，本文采用有限元數(shù)值模擬和理論解析及實(shí) 驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)該過(guò)程中的失穩(wěn)起皺及成形極限進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研 究，取得了如下成果： ( 1 ) 改進(jìn)了薄壁管數(shù)控彎曲起皺數(shù)值預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 3 d ：修正了薄壁管數(shù) 控彎曲成形失穩(wěn)起皺預(yù)測(cè)模型，使預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確；改善了絕對(duì)相對(duì)自由度 殼單元邊界條件的處理方法，使有限元模擬結(jié)果更符合實(shí)際：針對(duì)不同情況， 豐富了彎曲過(guò)程中摩擦和壓塊側(cè)推速度等邊界條件的處理方法，使得系統(tǒng)深入 地研究成形參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺的影響成為可能：將面向?qū)ο蠹夹g(shù)引入有限元程序 的編制，基于v c + + 平臺(tái)開(kāi)發(fā)了有限元起皺預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 3 d ，從而可以方便 地嵌入起皺預(yù)測(cè)等成形質(zhì)量控制模塊，并易于實(shí)現(xiàn)上述提出的改進(jìn)算法。 ( 2 ) 采用改進(jìn)的起皺數(shù)值預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 3 d ，系統(tǒng)深入地研究并揭示了薄 壁管數(shù)控彎曲成形過(guò)程中成形參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺的影響規(guī)律。從而為成形過(guò)程參 數(shù)優(yōu)化及成形極限的確定奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 ( 3 ) 摩擦和模具間隙對(duì)失穩(wěn)起皺的影響規(guī)律表明：隨著管坯與防皺塊及管坯 與芯棒間摩擦系數(shù)的增大，起皺因子有減小，有利于防止起皺的發(fā)生；隨著管 坯與彎曲模及管坯與壓塊間摩擦系數(shù)的提高，起皺因子增大，但幅度并不大， 對(duì)管坯起皺的影響較?。浑S著管坯與防皺塊間隙的增大，起皺因子逐漸增大； 當(dāng)模具間隙大于0 5 m m 時(shí)，失穩(wěn)起皺趨勢(shì)急劇增大。即管坯與防皺塊間隙對(duì)管 坯失穩(wěn)起皺的影響很大。 ( 4 ) 影響失穩(wěn)起皺的主要因素有：相對(duì)管徑、彎曲半徑、硬化指數(shù)、芯棒的 伸出長(zhǎng)度、管坯與防皺塊間摩擦、管坯與芯棒間摩擦、管坯與防皺塊間隙等?；?于虛擬正交試驗(yàn)，獲得成形參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺影響的顯著性大小依次為：相對(duì)管 徑、彎曲半徑、硬化指數(shù)、管坯與防皺塊間隙、管坯與防皺塊間摩擦、管坯與 西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 芯棒間摩擦、管材與彎鹽模摩擦等。 ( 5 ) 結(jié)合薄壁管數(shù)控彎曲過(guò)程的成形特點(diǎn)，定義了基于失穩(wěn)起皺的薄壁管數(shù) 控彎曲成形極限的概念；基于起皺預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 3 d ，提出了成形極限的搜索 算法，得到了不同工藝參數(shù)下的成形極限，建立了初步的成形極限庫(kù)；通過(guò)成 形參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺影響規(guī)律的研究，獲得了提高成形極限的方法：在此基礎(chǔ)上 提出了基于成形極限與數(shù)值模擬的參數(shù)確定與優(yōu)化方案，使薄壁管數(shù)控彎曲過(guò) 程成形的參數(shù)快速確定與優(yōu)化成為可能。最后對(duì)今后的進(jìn)一步研究方向進(jìn)行了 探討。 本研究對(duì)提高薄壁彎管制品的質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本、 充分發(fā)揮數(shù)控彎管設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)薄壁管數(shù)控彎曲精密成形具有重要意 義，同時(shí)也豐富了薄壁件塑性成形失穩(wěn)起皺理論。 關(guān)鍵詞薄壁管；失穩(wěn)起皺：成形極限；n c 彎曲；f e m 模擬 i i ：一：一些! 些些鯊篁墜一一：一：! ! ：一 a b s t r a c t n cp r e c i s i o n b e n d i n gp r o c e s s o ft h i n w a i l e dt u b ei s s h o w i n g a l li n e v i t a b l e t e n d e n c y t oi m p r o v ea n dd e v e l o pt u b eb e n d i n g p r o c e s si n t oa d v a n c e dp l a s t i cf o r m i n g t e c h n o l o g y h o w e v e r , i ti s ac o m p l e xa z t a b l e p r o c e s sw i t hc o u p l i n gi n t e r a c t i v e m u l t i f a c t o re f f e c t sa n dw r i n k l i n g p h e n o m e n o na s ac o m p r e s s i n s t a b i l i t yo f t e n o c c u r r i n g ，w h e nt h ep r o c e s sp a r a m e t e r sa r ei n a p p r o p r i a t e ，e s p e c i a l l yf o rt u b e s 、i t 1 l a r g ed i a m e t e ra n dt h i nw a l l - t h i c k n e s s t h u s ，也ew r i n k l i n ga n df o n n i n gi i m i th a v e b e c o m eo n ed i 街c u l ta n dk e yp r o b l e mu r g e n t l yt ob er e s o l v e di nt h er & do ft h e p r o c e s s i n t h i s d i s s e r t a t i o n ，as y s t e m a t i c a la n dt h o r o u g hi n v e s t i g a t i o n o nt h e w r i n k l i n g a n dt h e f o r m i n gl i m i t o ft h e p r o c e s sh a s b e e nc a r r i e do u t b yu s i n g r i g i d - p l a s t i cf e m s i m u l a t i o nc o m b i n i n g 衙出a n a i y t i c a ia n d e x p e r i m e n t m e t h o d s 力捃 m a i na c h i e v e m e n t so f t h ep r o j e c tm a d ea r ea sf o l l o w i n g ： ( 1 ) s o m e o ft h ek e yt e c h n i q u e sr e l a t e dt ot h e3 d r i g i d - p l a s t i cf e m s i m u l a t i o na n d w r i n k l i n gp r e d i c t i o no f t h i n - w a l l e dt u b en c b e n d i n gp r o c e s sh a v eb e e ns t u d i e da n d i m p r o v e dm e t h o d sa n da l g o r i t h m sh a v eb e e np r o p o s e d ：t h ei n s t a b i l i t yp r e d i c t i n g m o d e lh a sb e e ni m p r o v e dw h i c hm a k e p r e d i c t i o nr e s u l t sm o r ep r e c i s e s h e l le l e m e n t 、i t i la b s o l u t e r e l a t i v e d e g r e e o ff r e e d o ma n d c o r r e s p o n d i n gs e t t i n g m e t h o do f v e l o c i t yb o u n d a r yc o n d i t i o n sm a k e t h es i m u l a t i o nr e s u l t sm o r ee f f i c i e n t l ya n dm o r e a c c u r a t e l y f r i c t i o n so nf o u ra r e a si nt h ef o r m i n gp r o c e s sa n ds i d ep u s h i n gv e l o c i t y h a v eb e e na d d e di nt ot h ef i n i t ee l e m e n te q u a t i o n s ，w h i c hm a k e sf e mm o d e lm o r e c o r r e s p o n dt h er e a l i t y b a s e do no o p ( o b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) t h e o r y , o n e n u m e r i c a lw r i n k l i n gp r e d i c t i o ns y s t e mt b w s - 3 df o rv i s u a ln ct u b eb e n d i n gh a v e b e e nr e c o n s t r u c t e ds u c c e s s f u l l yw i t hv c + + t h e v a l i d i t yo fs y s t e mh a sb e e n v e r i f i e d b ye x p e r i m e n t a t i o na n dc o m p a r i s o n w i t hd a t ai nt h el i t e r a t u r e ( 2 ) b yu s i n gi m p r o v e dw r i n k l i n gs y s t e mt b w s 3 d ，as y s t e m a t i c a la n dt h o r o u g h i n v e s t i g a t i o n i n t oi n f l u e n c eo ff o r m i n gp a r a m e t e r so nw r i n k l i n go n s e th a sb e e n c a r r i e do u ta n di n f l u e n c el a w sa r eo b t a i n e d ，w h i c hm a yb eh e l p f u lt ot h ep a r a m e t e r s d e s i g na n dd e t e r m i n a t i o no f f o r m i n g l i m i t ( 3 ) i n f l u e n c el a wo ff r i c t i o n f a c t o ra n dc l e a r a n c eb e t w e e nt u b ea n dd i eo n w r i n k l i n gi n i t i a t i o ni so b t a i n e d n l er e s u l t ss h o w ：w i 血t h ef r i c t i o nf a c t o r sb e t w e e n t u b ea n dm a n d r e la n dt h eo n eb e t w e e nt u b ea n dw i p e rd i et u r nb i g g e gt h ew r i n k l i n g f a c t o rm a yb e c o m el o w e rt os o m ee x t e n t w i t ht h eo t h e rf r i c t i o nf a c t o r sb e t w e e nt u b e 1 1 1 登j ! 三、業(yè)至蘭堡圭蘭焦笙苧 a n d p u s h i n gd i e ，a sw e l la sb e t w e e nt u b ea n db e n dd i ei n c r e a s e ，t h ew r i n k l i n gf a c t o r r i s e s al i t t l e n a m e l yt h ef r i c t i o nf a c t o rb e t w e e nt h e s ed i e sh a v el i t t l ei n f l u e n c eo nt h e w r i n k l i n go n s e t w h e nc l e a r a n c eb e t w e e nt u b ea n dw i ! b e rd i er i s e s ，t h ew r i n k l i n g f a c t o ri n c r e a s e s ；t h ew r i n k l i n gf a c t o ri n c r e a s e ss h a r p l y , w h e nc l e a r a n c ei sl a r g e rt h a n 0 5 m m ( 4 ) t h em a i np a r a m e t e r sa r eg a i n e d ：r e l a t i v ed i a m e t e gb e n d i n gr a d i u s ，h a r d e n i n g e x p o n e n t ，m a n d r e l e x t e n s i o nl e n g t h ，f r i c t i o nf a c t o rb e t w e e nt u b ea n d w i p e rd i e ， 銜c t i o nf a c t o rb e t w e e nt u b ea n dm a n d r e l c l e a r a n c eb e t w e e nt u b ea n dw i p e rd i e b a s e do nav i r t u a l o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，i n f o r m a t i o nr e g a r d i n g t h er e l a t i v e i m p o r t a n c eo fe v e r yp r o c e s s i n gv a r i a b l e sf o rw r i n k l i n go n s e th a sb e e ni n v e s t i g a t e d 1 1 1 er e s u l t sa r el i s t e da c c o r d i n gt or e l a t i v ei m p o r t a n c ef o rw r i n k l i n g ：r e l a t i v ed i a m e t e r , r e l a t i v eb e n d i n gr a d i u s ，h a r d e n i n ge x p o n e n t ，c l e a r a n c eb e t w e e nt u b ea n dw i p e rd i e ， f r i c t i o nf a c t o rb e t w e e nt u b ea n dw i p e rd i e ，f r i c t i o nf a c t o rb e t w e e nt u b ea n dm a n d r e l ， 毹c t i o nf a c t o rb e t w e e nt u b ea n db e n dd i e ( 5 ) a c c o r d i n gt oa n a l y s i so ff o r m i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h i n - w a l l e dt u b eb e n d i n g ， c o n c e p to ff o r m i n gl i m i tf o r t h ep r o c e s sh a sb e e n p u tf o r w a r d as e a r c h i n ga l g o r i t h m o ff o r m i n gl i m i tb yu s i n gd e v e l o p e df e m w r i n k l i n gs y s t e mt b w s 一3 da s v i r t u a l e x p e r i m e n th a s b e e nb r o u g h tf o r w a r d e m p l o y i n gt h e a l g o r i t h m ，w r i n k l i n gl i m i t u n d e rv a r i o u sp r o c e s sc o n d i t i o n sc a nb eo b t a i n e dc o n v e n i e n t l ya n d q u i c k l y , a n do n e p r i m a r yf o r m i n gl i m i td a t ab a s eh a sb e e ne s t a b l i s h e d i n f l u e n c el a wo f m a i nf o r m i n g p a r a m e t e r so nw r i r d d l n gl i m i th a sb e e ni n v e s t i g a t e dt h o r o u g h l y t h u sm e a s u r e st o i m p r o v et h ew r i n l d i n gl i m i tc a nb eg a i n e d f i n a l l y , o n ed e s i g na n do p t i m i z a t i o n s c h e m eo fp a r a m e t e r sb a s e do nf o r m i n gl i m i ta n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o nb r o u g h t f o r w a r d ，w h i c hc a r lb eh e l p f u lt ot h eq u i c kd e s i g na n do p t i m i z a t i o no fp a r a m e t e r si n t h et h i n - w a l ln ct u b eb e n d i n g p r o c e s s n ea c h i e v e m e n t so ft i f f sr e s e a r c hc a nh e l p f u lt ot h ed e s i g na n do p t i m i z a t i o no f p a r a m e t e r s f o rt h er e l e v a n t p r o c e s s e s w i t hl e s sn e e d e d e x p e r i m e n t s ，t h e i m p l e m e n t a t i o n o f t u b e p r e c i s i o nn cb e n d i n g a n dt h e p l a s t i cw r i n k l i n gt h e o r y k e y w o r d s t h i n - w a l l e d t u b e ，i n s t a b i l i t yw r i n k l i n g ，f o r m i n gl i m i t ，n cb e n d i n g ，f e m s i m u l a t i o n 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)與貢獻(xiàn) ( t ) 改進(jìn)了薄壁管數(shù)控彎曲失穩(wěn)起皺數(shù)值預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 一3 d ：針對(duì)不 同情況，豐富了摩擦、壓塊側(cè)推速度等邊界條件的處理方法，使得系統(tǒng)深入研 究成形參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺及成形極限的影響成為可能；完善了絕對(duì)相對(duì)自由 度殼單元邊界條件的施加算法，使有限元模擬結(jié)果更符合實(shí)際情況；改進(jìn)了 薄壁管彎曲成形失穩(wěn)起皺預(yù)測(cè)模型，使其預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確；將面向?qū)ο蠹夹g(shù)引 入有限元程序的編制，基于v c + + 平臺(tái)開(kāi)發(fā)了有限元起皺預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 3 d ， 從而能方便地嵌入起皺預(yù)測(cè)等成形質(zhì)量控制模塊，并易于實(shí)現(xiàn)所提出的改進(jìn)算 法。 ( 2 ) 采用改進(jìn)的失穩(wěn)起皺數(shù)值預(yù)測(cè)系統(tǒng)t b w s 3 d ，全面細(xì)致地研究了幾 何、材料和邊界條件參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺的影響規(guī)律，揭示了摩擦和模具間隙邊界 條件對(duì)失穩(wěn)起皺的影響規(guī)律；獲得了失穩(wěn)起皺的主要影響因素和顯著性，從而 為成形極限的確定及成形過(guò)程參數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。 ( 3 ) 結(jié)合薄壁管數(shù)控彎曲過(guò)程的成形特點(diǎn)分析，定義了基于失穩(wěn)起皺的薄 壁管數(shù)控彎曲成形極限的概念；提出了基于數(shù)值模擬的成形極限搜索算法，得 到了不同工藝參數(shù)下的成形極限，建立了初步的成形極限庫(kù)；獲得了成形極限 提高的途徑；提出了基于成形極限與數(shù)值模擬的參數(shù)確定與優(yōu)化方案，使薄壁 管數(shù)控彎曲成形過(guò)程參數(shù)的快速確定與優(yōu)化成為可能。 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 引言 塑性成形加工技術(shù)，能夠使材料實(shí)現(xiàn)成形和改性，在材料加工工程中占有 重要地位。隨著經(jīng)濟(jì)全球化、知識(shí)經(jīng)濟(jì)和綠色制造的興起，塑性成形加工技術(shù) 領(lǐng)域，既面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)又充滿機(jī)遇，迫切需要發(fā)展先進(jìn)塑性成形加工技術(shù)，同 時(shí)改造傳統(tǒng)的成形技術(shù)，使塑性成形產(chǎn)品朝著輕量化、高強(qiáng)度、高精度、高 效、低消耗以及數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。先進(jìn)塑性成形加工技術(shù)與仿真， 涉及材料學(xué)、力學(xué)、機(jī)械與計(jì)算機(jī)等學(xué)科的交叉融合，具有技術(shù)密集、高增 值、高技術(shù)甚至知識(shí)密集的特點(diǎn)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要支柱技術(shù)，在推動(dòng)我 國(guó)科技、經(jīng)濟(jì)和國(guó)防現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中具有重要作用。在新的世紀(jì)，塑性加 工的范圍不斷擴(kuò)大，塑性加工的零件精度不斷提高，同時(shí)要求對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行 科學(xué)定量的分析。 薄壁管數(shù)控精確彎曲技術(shù)是管彎曲技術(shù)向先進(jìn)塑性加工技術(shù)發(fā)展的必然趨 勢(shì)，在航空、航天、汽車(chē)等制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景【l j 。在薄壁管( 相對(duì) 管徑大于2 0 ) 數(shù)控彎曲成形過(guò)程中，由于薄壁管本身具有的特點(diǎn)和在彎曲過(guò)程 中的成形特點(diǎn)，失穩(wěn)起皺現(xiàn)象是決定其成形極限的主要因素，也是目前困擾管 成形質(zhì)量的主要問(wèn)題。由于成形過(guò)程變形特性的復(fù)雜性和成形過(guò)程中多因素交 互耦合作用，因此有必要對(duì)薄壁管數(shù)控彎曲成形過(guò)程中的失穩(wěn)起皺現(xiàn)象進(jìn)行研 究，深入分析管材彎曲成形和起皺發(fā)生的機(jī)理，對(duì)失穩(wěn)起皺進(jìn)行快速準(zhǔn)確的預(yù) 測(cè)和有效控制，掌握成形參數(shù)對(duì)由失穩(wěn)起皺及其所決定的成形極限一最小彎曲 半徑的影響規(guī)律，從而進(jìn)行成形參數(shù)的確定與優(yōu)化。這是該成形技術(shù)研究和發(fā) 展中迫切需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。 本章介紹了薄壁管數(shù)控彎曲成形過(guò)程及其成形裝置和設(shè)備，明確了失穩(wěn)起 皺現(xiàn)象是其成形過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，并綜述了薄壁件成形過(guò)程中失穩(wěn)起皺 現(xiàn)象的國(guó)內(nèi)外研究成果、主要研究方法以及塑性加工過(guò)程有限元數(shù)值模擬技術(shù) 的研究概況。在此基礎(chǔ)上，提出了本文的選題背景和意義，確定了本文的主要 研究?jī)?nèi)容和采用的研究方法。 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 文獻(xiàn)綜述 1 2 1 薄壁管數(shù)控彎曲精密成形過(guò)程 為降低產(chǎn)品成本，并滿足對(duì)產(chǎn)品輕量化的需求，彎管零件已大量應(yīng)用于交 通、運(yùn)輸、建筑、電子和輕工等各行各業(yè)。特別是精密成形的薄壁彎管件，在 汽車(chē)、航天航空工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景【2 j 。 對(duì)于彎曲準(zhǔn)確度較高的薄壁管件，常規(guī)的彎管方法和設(shè)備是難以滿足要求 的。數(shù)控彎管設(shè)備適應(yīng)精確成形與加工批量生產(chǎn)能力的快速形成。它可以準(zhǔn) 確、穩(wěn)定地完成對(duì)管坯的彎曲、送進(jìn)、轉(zhuǎn)角等動(dòng)作，并還可通過(guò)復(fù)合模具同時(shí) 對(duì)多根管材進(jìn)行加工，不僅可以高效成形彎管零件，保證成形質(zhì)量的穩(wěn)定性， 而且可自動(dòng)連續(xù)地實(shí)現(xiàn)不同曲率半徑的復(fù)雜三維管彎曲【3 】。 1 2 1 1 成形設(shè)備及裝置目前，數(shù)控彎管成形過(guò)程主要是以繞彎加工方式來(lái)實(shí) 現(xiàn)的，所以本文以此成形方式為研究對(duì)象。其成形設(shè)備主要由彎曲頭組件、小 車(chē)、床身、液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)、電力柜及操作控制臺(tái)等組成。結(jié)構(gòu)如圖1 1 所示。 l 小車(chē)2 小車(chē)電纜套3 小車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4 主回路開(kāi)關(guān) 5 電力柜 6y 軸小車(chē)驅(qū)動(dòng)7b 軸小車(chē)驅(qū)動(dòng) 8 軌道 9 液壓動(dòng)力操作面1 0 油，氣體冷卻器 1l 機(jī)床床身 1 2 液壓動(dòng)力部件1 3 手動(dòng)開(kāi)關(guān)1 4 緊急開(kāi)關(guān) 1 5 操作者控制臺(tái)1 6 液壓集合管 1 7 觸摸熒光屏 1 8 液壓存儲(chǔ)箱1 9 固定臂2 0 彎曲臂 2 l 安全墊 圖1 - 1 數(shù)控彎管機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖【3 】 彎曲頭組件是由夾塊、壓塊、彎曲模、防皺塊和芯棒構(gòu)成( 如圖1 - 2 所 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 圖1 - 2 成形模具示意圖 示) ，是完成管彎曲的模具裝置。夾塊的作用是將管坯的一端在彎曲模上固 定，保持一定的夾緊力，使管坯、彎曲模、夾塊三位一體地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使管坯 彎曲成所需的半徑。壓塊不僅支撐管坯的外半部，同時(shí)可在助力器的作用下在 彎曲成形過(guò)程中與管坯一起沿縱向移動(dòng)，在管坯外側(cè)施加一定的助推力，從而 改變管坯截面上的應(yīng)力分布，使中性層外移，以減少外側(cè)壁的變薄量；因此可 通過(guò)調(diào)節(jié)壓塊對(duì)管材的助推力以控制管壁的變化。防皺塊可以防止管內(nèi)側(cè)壁緊 靠切點(diǎn)處的變形區(qū)在彎曲過(guò)程中因受壓應(yīng)力的作用而形成皺紋，特別是在大口 徑薄壁管的小半徑彎曲過(guò)程中必須使用防皺塊。芯棒在彎曲過(guò)程中從內(nèi)壁支撐 管坯，防止管坯在彎曲處出現(xiàn)截面扁化和起皺的缺陷。這些成形裝置的配合使 用大大提高了彎管零件的成形質(zhì)量，它們?cè)诔尚芜^(guò)程中相對(duì)位置如圖1 3 所 刁i 。 p t 目e d i e b e n dd i e 圖1 - 3 管數(shù)控彎曲過(guò)程簡(jiǎn)圖 1 2 1 2 成形特點(diǎn)及存在的問(wèn)題在管材彎曲過(guò)程中，曲率發(fā)生變化的部分稱為 變形區(qū)，已經(jīng)過(guò)塑性變形而具有一定的曲率值的部位稱為已變形區(qū)，未經(jīng)過(guò)塑 性變形的部位稱為未變形區(qū)。在數(shù)控彎管過(guò)程中，變形只發(fā)生在防皺塊與彎曲 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 模的切點(diǎn)附近局部區(qū)域，其它部分不產(chǎn)生塑性變形。在變形區(qū)內(nèi)，縱向金屬纖 維沿截面方向變形是不同的，靠近彎曲中心一側(cè)的金屬在切向受壓應(yīng)力作用而 產(chǎn)生壓縮變形；遠(yuǎn)離彎曲中心一側(cè)的金屬在切向受拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生伸長(zhǎng)變 形，變形區(qū)內(nèi)的切向應(yīng)變、應(yīng)力分布如圖1 - 4 所示。切向應(yīng)力沿截面的分布， a ) 應(yīng)變分布b ) 線性強(qiáng)化彈塑性材料彎曲應(yīng)力分布 c ) 線性強(qiáng)化剛塑性材料彎曲應(yīng)力分布d ) 理想剛塑性材料彎曲應(yīng)力分布 圖1 4 彎曲變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)變與應(yīng)力分布 由彎曲外側(cè)的拉應(yīng)力變化到內(nèi)側(cè)的壓應(yīng)力。管材彎曲變形時(shí)，主要是依靠中性 層內(nèi)、外纖維的縮短與伸長(zhǎng)，故切向應(yīng)變、應(yīng)力為絕對(duì)值最大的主應(yīng)變、主應(yīng) 力。此外薄壁管彎曲過(guò)程屬于小應(yīng)變、大位移的變形過(guò)程，彈性變形在總變形 量中占有較大的比重。 管坯在彎曲成形過(guò)程中的這些變形特點(diǎn)使得管易發(fā)生截面畸變、壁厚不均 勻、外側(cè)拉裂、內(nèi)側(cè)起皺以及回彈等眾多問(wèn)題。特別是隨著管徑的增大或彎曲 半徑的減小，管坯的抗起皺能力有所降低，管壁內(nèi)側(cè)所受的切向壓應(yīng)力大大增 加，極易發(fā)生管壁內(nèi)側(cè)起皺失穩(wěn)。雖然在成形過(guò)程中采用如圖1 - 2 所示的模具 裝置可減少起皺產(chǎn)生的可能性，但在管坯彎曲失穩(wěn)起皺的臨界區(qū)域，潤(rùn)滑條 件、模具間隙、彎曲速度、彎曲角度及夾緊力等邊界條件參數(shù)的選取不當(dāng)也將 使加工過(guò)程出現(xiàn)失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。這一失穩(wěn)模式輕則使產(chǎn)品報(bào)廢，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)使 加工過(guò)程中斷，并對(duì)設(shè)備和模具裝置帶來(lái)嚴(yán)重的損壞 4 1 。因此，失穩(wěn)起皺現(xiàn)象 一直是困擾大口徑、小彎曲半徑的薄壁彎管成形精密加工的關(guān)鍵問(wèn)題和難點(diǎn)問(wèn) 題( 如圖1 5 所示) 。 目前在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，很難對(duì)此類(lèi)管材的彎曲成形過(guò)程進(jìn)行有效的控 制以防止起皺的發(fā)生。起皺的預(yù)防通常是在生產(chǎn)條件下靠“t r i a la n de r r o r ”方 式，即不斷的試驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一生產(chǎn)部門(mén)普遍采用的方法由于其高成本、高 消耗和長(zhǎng)周期，不僅不能充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備在生產(chǎn)效率方面的巨大優(yōu)勢(shì)，耗費(fèi) 大量的人力、物力和財(cái)力，而且所得到的結(jié)果往往也不盡人意，難以滿足 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)頒士學(xué)位論文 圖1 5 薄壁管彎曲過(guò)程中的起皺示意圖 批量生產(chǎn)能力快速形成和快速轉(zhuǎn)化的要求，難以滿足以信息技術(shù)為主導(dǎo)的高新 技術(shù)發(fā)展需要，極大阻礙了數(shù)控彎管工藝在我國(guó)的推廣應(yīng)用。所以有必要采用 更為有效的分析手段對(duì)薄壁管數(shù)控彎曲成形過(guò)程進(jìn)行定量的分析，深入研究失 穩(wěn)起皺形成機(jī)理和準(zhǔn)確快速預(yù)測(cè)起皺發(fā)生，確定其成形極限并進(jìn)行工藝參數(shù)的 優(yōu)化，從而為實(shí)現(xiàn)薄壁管精密成形的成形質(zhì)量和成形極限的提高提供堅(jiān)實(shí)的理 論依據(jù)。 1 2 2 薄壁件成形過(guò)程失穩(wěn)起皺的研究現(xiàn)狀 薄壁件主要是指以板料、管材或型材為毛坯成形的零件，其成形是先進(jìn)塑 性加工技術(shù)的重要組成部分。在薄壁件的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的成 形缺陷，影響零件的幾何精度、表面質(zhì)量和機(jī)械性能。其中以起皺、破裂和回 彈三種成形缺陷最為典型，一直是薄壁件成形研究的前沿。失穩(wěn)起皺嚴(yán)重影響 了零件的成形質(zhì)量、精度和模具的壽命，是薄壁件成形過(guò)程中出現(xiàn)的決定成形 極限最主要的缺陷之一。隨著薄壁零件越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各制造行業(yè)以使產(chǎn) 品達(dá)到輕量化、強(qiáng)韌化的要求，有效預(yù)測(cè)和控制起皺這種難以處理的失穩(wěn)現(xiàn)象 的產(chǎn)生在薄壁類(lèi)零件的塑性加工領(lǐng)域就顯得極為重要。這一研究領(lǐng)域是國(guó)內(nèi)外 學(xué)者們長(zhǎng)期力圖解決的熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題之一。 從力學(xué)分析的角度來(lái)看，起皺是板塊或殼體在某種局部壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生 屈曲并出現(xiàn)后屈曲大變形的外部宏觀表現(xiàn)【4 】。薄壁件成形過(guò)程中，所產(chǎn)生的皺 紋是多種多樣的，其形成條件、影響因素以及防止和消除的措施都有各自的特 點(diǎn)【4 j 。本質(zhì)上，起皺可以認(rèn)為是偏離基本平衡路徑( 從零載荷開(kāi)始的路徑) 的 次級(jí)平衡路徑，如圖i - 6 所示，即由于薄壁件某一方向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他方向 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 尺寸，受壓后當(dāng)板殼面內(nèi)膜向壓應(yīng)力達(dá)到臨界壓應(yīng)力時(shí)，由于微小擾動(dòng)而容易 發(fā)生由局部面內(nèi)變形轉(zhuǎn)到面外沿厚向彎曲的分叉失穩(wěn)變形，即壓縮失穩(wěn)變形。 d i 卵l m e c m c a l 圖1 - 6 平衡路徑與分叉點(diǎn)示意圖 s a w a d a 認(rèn)為起皺的機(jī)理是薄壁殼橫截面度方向剪切作用的結(jié)果。有效捕獲兩個(gè) 路徑的交叉點(diǎn)，是預(yù)測(cè)失穩(wěn)起皺發(fā)生的關(guān)鍵。分叉點(diǎn)可以通過(guò)試驗(yàn)、理論分析 方法和數(shù)值模擬三種方法獲得。 1 2 2 1 起皺的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于簡(jiǎn)單的成形過(guò)程，借助于試驗(yàn)研究可以獲得起皺 點(diǎn)。本質(zhì)上，它是一種逐步逼近的方法，即獲得工作壓應(yīng)力等于臨界壓應(yīng)力時(shí) 的未知工藝參數(shù)。通常，沒(méi)有理論指導(dǎo)的純?cè)囼?yàn)方法難以獲得起皺點(diǎn)，因此在 試驗(yàn)前一般要進(jìn)行理論分析。一種高效率追蹤起皺點(diǎn)的試驗(yàn)方法的步驟可概述 為：分析起皺抵抗能力的影響參數(shù)及影響規(guī)律；分析引起起皺的壓應(yīng)力 的影響參數(shù)及影響規(guī)律；根據(jù)這些參數(shù)及規(guī)律，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，進(jìn)行試驗(yàn)。 在起皺研究的早期階段，預(yù)測(cè)起皺的方法主要是基于經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)方法。主 要是通過(guò)少數(shù)幾個(gè)典型問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)研究，了解起皺產(chǎn)生機(jī)理和起皺的發(fā)生、發(fā) 展過(guò)程，測(cè)試各種成形參數(shù)對(duì)抗起皺失穩(wěn)能力的影響，從而定性指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn) 過(guò)程。試驗(yàn)研究在探索起皺的起因、形成及消除時(shí)起著重要的作用。目前，起 皺研究的基本實(shí)驗(yàn)主要有四種：圓筒形件拉深實(shí)驗(yàn)、方板對(duì)角拉深實(shí)驗(yàn)y b t 、 剪切起皺實(shí)驗(yàn)【5 】以及圓錐形件拉深實(shí)驗(yàn)。其中，y b t 6 】( y o s h i d ab u c k l i n g t e s t ) 試驗(yàn)作為一種決定板料變形趨勢(shì)的方法而受到高度重視，并將全世界對(duì) 起皺現(xiàn)象的研究推向高潮。r e d d y 7 】運(yùn)用試驗(yàn)的方法對(duì)管材的塑性起皺進(jìn)行了研 究。通過(guò)試驗(yàn)機(jī)對(duì)不銹鋼管材和鋁管的兩端施加彎矩，測(cè)量其起皺失穩(wěn)時(shí)的最 6 一 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 大主應(yīng)變，并與圓管在單向軸壓和純彎曲時(shí)的理論分析結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)管材 扁化對(duì)管材失穩(wěn)起皺的影響較小，而管材在彎曲過(guò)程中所產(chǎn)生的鼓動(dòng)是導(dǎo)致管 壁起皺的主要原因，并發(fā)現(xiàn)采用全量( j l 形變) 理論所得到的結(jié)果比增量( j 2 流動(dòng)) 理論更符合試驗(yàn)的結(jié)果。 對(duì)于簡(jiǎn)單的成形過(guò)程，試驗(yàn)方法可能獲得較好的結(jié)果；但對(duì)于復(fù)雜的成形 過(guò)程，試驗(yàn)方法不是很有效。另外試驗(yàn)方法有成本高、精度低及效率低等不足 之處。但對(duì)于一些尚未進(jìn)行深入研究的成形過(guò)程，它是一種必不可少的方法。 1 2 2 2 起皺的解析及數(shù)值模擬研究理論解析方法是另一種分析金屬成形過(guò)程 的方法。理論解析方法一般適用于簡(jiǎn)單的金屬成形過(guò)程，而對(duì)于復(fù)雜的成形過(guò) 程，其求解過(guò)程是相當(dāng)困難的，而解的精度往往也不能滿足工程上的需求。目 前，廣泛成功應(yīng)用于分析、設(shè)計(jì)復(fù)雜管材和板材塑性成形過(guò)程的方法是基于有 限元的數(shù)值模擬方法，其實(shí)質(zhì)是將大量、反復(fù)的試驗(yàn)工作在計(jì)算機(jī)上完成，因 此該方法在研究和設(shè)計(jì)成本上具有傳統(tǒng)的試驗(yàn)研究方法和解析分析方法所不可 比擬的優(yōu)勢(shì)【8 1 。隨羞計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元技術(shù)的發(fā)展，有限元法與相應(yīng)的起皺 判定準(zhǔn)則相結(jié)合是繼解析分析和試驗(yàn)研究之后，分析材料起皺的又一種有效手 段，并越來(lái)越受到普遍的重視，廣泛應(yīng)用于各種成形過(guò)程的失穩(wěn)分析。根據(jù)所 基于的不同判定準(zhǔn)則，獲取分叉點(diǎn)的數(shù)值方法包括以下兩類(lèi)： ( 1 ) 基于分叉條件的預(yù)測(cè)方法 該方法是基于1 9 5 8 年i - i i l l e g l 所提出的彈塑性材料唯一性的充分條件，為跟 蹤后續(xù)起皺行為( p o s t b u c k l i n gb e h a v i o u r ) 提供了強(qiáng)有力的分析手段和方法。此 后h u t c h i s o n 1 0 , 1 1 1 等人進(jìn)一步細(xì)化了h i l l 的分叉理論，將其運(yùn)用于薄板或薄殼的 失穩(wěn)起皺分析。其基本思想為：當(dāng)h i l l 分叉泛函或它的派生形式，如 h u t c h i n s o n 泛函的變分方程有非零解存在時(shí)，發(fā)生起皺。即當(dāng)下述變分方程有 非零解存在時(shí)，便發(fā)生起皺。 甜= 0 ( 2 1 ) 式中，i 是h i l l 分叉泛函或它的派生形式，如h u t c h i n s o n 泛函。可以獲得泛函 i 的矩陣形式 1 ； 占) 2 k 】 占) ( ，2 1 式中，+ 代表基本解( 穩(wěn)定解) 與分叉解之差； 占+ ) 節(jié)點(diǎn)處的可容速度向 量； 足 有限元離散得到的剛度矩陣。考慮式( 8 一1 ) ，可得如下方程 【足 占 = 0 ( 2 3 ) 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 當(dāng)d e t k 】- o 時(shí)，解的唯一性便被破壞，式( 2 - 3 ) 有非零解，也就是說(shuō)， 失穩(wěn)起皺將會(huì)發(fā)生。為了預(yù)測(cè)起皺，在有限元法計(jì)算的每一個(gè)加載步，都要判 斷剛度矩陣行列式d e t k 】是否等于零。由于【置】階數(shù)很高，故利用d e t k 】- o 來(lái)尋找分叉點(diǎn)是相當(dāng)圃難的。因此，人們提出通過(guò) 世】特征值為零的方法來(lái)判 斷臨界失穩(wěn)起皺點(diǎn)?；诜植鏃l件的預(yù)測(cè)方法常用于大型的通用商業(yè)軟件起皺 分析中，如a b a q u s 、m a r c 、l s - d y n a 和a n s y s 等。 t r i a n t a f y l l i d i s ”j 最早將該原理應(yīng)用于預(yù)測(cè)板料拉伸過(guò)程中的法蘭起皺。 t u g c u 1 3 , t 4 將h i l l 分叉理論與d m v ( d o m n n e l l m u s h a t a r i v l a s o v ) 殼理論相結(jié)合分 析了平板起皺的臨界條件。文獻(xiàn)【1 5 】對(duì)管材縮口及軸向壓縮過(guò)程用分叉理論和 彈塑性有限元預(yù)測(cè)了起皺的發(fā)生，分析了單元尺寸、模具尺寸和材料性能對(duì)分 叉點(diǎn)的影響。文獻(xiàn)【1 6 】提出了預(yù)測(cè)彈塑性殼起皺分叉點(diǎn)的新方法，并用此方法 成功預(yù)測(cè)了板材在錐形件拉深過(guò)程中的塑性起皺。m k a w k a ”】分別采用靜態(tài)顯 式i t a s 3 d 和動(dòng)態(tài)顯式a b a q u s e x p l i c i t 對(duì)錐形件拉深過(guò)程中的后屈曲現(xiàn)象進(jìn) 行了模擬，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)獲得的皺紋尺寸比較，發(fā)現(xiàn)兩種有限元模 型的計(jì)算結(jié)果對(duì)坯料網(wǎng)格的劃分極為敏感，而且與試驗(yàn)結(jié)果有一定偏差。 k i m 1 s i 將分叉理論引入有限元，研究了五種沖頭形狀對(duì)板材橢圓形拉深過(guò)程中 起皺現(xiàn)象發(fā)生和發(fā)展的影響，獲得了板材不同拉深比下兩種缺陷形式起皺 和破裂的發(fā)展趨勢(shì)。k y r i a k i d s 和j u 【1 9 0 0 1 對(duì)管純彎清況下的起皺進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù) 測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。p e e k t 2 i 】采用三維連續(xù)體有限應(yīng)變理論分析了管 在純彎狀態(tài)下出現(xiàn)的起皺現(xiàn)象。通過(guò)比較小應(yīng)變理論和有限應(yīng)變理論的預(yù)測(cè)結(jié) 果發(fā)現(xiàn)采用名義應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時(shí)小應(yīng)變近似理論獲得的預(yù)測(cè)結(jié)果較好。此外文 獻(xiàn) 2 2 - 2 4 t 也對(duì)管純彎情況下起皺的產(chǎn)生及其形式進(jìn)行了研究。 基于分叉條件的預(yù)測(cè)方法跟蹤后續(xù)起皺行為( p o s t b u c k l i n gb e h a v i o r ) 的能 力強(qiáng)，這對(duì)于一些成彤過(guò)程的分析是至關(guān)重要的。然而，該法用于預(yù)測(cè)起皺臨 界條件時(shí)，它的預(yù)測(cè)結(jié)果在很大程度上依賴于對(duì)有限元模擬中關(guān)鍵問(wèn)題的處 理，僅適用于近似線性問(wèn)題和小剛度矩陣問(wèn)題，對(duì)于板料或管件成形等強(qiáng)非線 性、大剛度及多增量步等特定問(wèn)題的失穩(wěn)判斷來(lái)說(shuō)算法較為復(fù)雜，計(jì)算時(shí)間消 耗也很大。這些都限制了它在實(shí)際分析中的應(yīng)用。 ( 2 ) 基于能量法的預(yù)測(cè)方法 能量法由s e n i o r t 2 5 3 于1 9 5 6 年提出，并將之運(yùn)用于無(wú)壓邊情況下拉深過(guò)程中 法蘭起皺現(xiàn)象，同時(shí)推導(dǎo)出了較為精確的起皺臨界壓應(yīng)力的計(jì)算公式。 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 基于能量法預(yù)測(cè)起皺的基本步驟為：用能量法計(jì)算臨界起皺能； 用有限元法計(jì)算塑性變形能r ：比較與丁的大小，當(dāng)r 大于時(shí)，起皺 將發(fā)生。 塑性變形能7 可以通過(guò)解析方法或數(shù)值方法求得。因?yàn)榇蠖鄶?shù)薄壁零件成 形過(guò)程包括復(fù)雜的力學(xué)行為，例如幾何非線性、材料非線性與邊界非線性，因 此借助于傳統(tǒng)的解析方法難以求得較為符合實(shí)際成形過(guò)程的塑性變形能。而有 限元數(shù)值模擬方法是一種可相對(duì)精確地求解復(fù)雜塑性加工過(guò)程的強(qiáng)有力的工 具。 文獻(xiàn)【2 6 】運(yùn)用能量方法對(duì)板材拉深過(guò)程中法蘭圈的起皺作了解析分析，導(dǎo) 出法蘭圈起皺的判據(jù)。闡明了能量方法用于解析分析板殼失穩(wěn)起皺的基本思 路。文獻(xiàn)【2 7 】對(duì)管材縮口過(guò)程中出現(xiàn)的非對(duì)稱起皺進(jìn)行了理論預(yù)測(cè)，采用能量 解析法導(dǎo)出了管材縮口過(guò)程中的起皺準(zhǔn)則。文獻(xiàn)( 2 8 對(duì)中空矩形鋁管的彎曲起 皺進(jìn)行了預(yù)測(cè)。對(duì)低剮度和高剛度兩種材料的起皺波形進(jìn)行了描述，并采用能 量法分別得出了兩種材料起皺的臨界應(yīng)力值。余同?！? 1 采用簡(jiǎn)化的塑性鉸線法 研究了圓管彎曲試件局部屈曲的能量解析解。f r o d e 2 9 采用能量法和塑性形變理 論分析了方形管彎曲過(guò)程中的局部后屬曲。文獻(xiàn) 3 0 3 2 對(duì)純彎情況下柱殼的局 部起皺現(xiàn)象進(jìn)行了研究，獲得了出現(xiàn)該起皺現(xiàn)象的l 臨界壓應(yīng)力。w a n g 和c a o 采用能量法對(duì)盒形件、錐形件在拉深過(guò)程中的法蘭起皺和側(cè)壁起皺進(jìn)行了預(yù) 測(cè)，推導(dǎo)出兩種起皺形式的臨界應(yīng)力值 3 3 , 3 4 。同時(shí)還對(duì)薄壁管彎曲成形過(guò)程中 的起皺現(xiàn)象進(jìn)行了研究，采用理論解析方法獲得了管彎曲成形的最小彎曲半 徑，并分析了管坯幾何參數(shù)和材料性能對(duì)最小彎曲半徑的影響規(guī)律【3 5 】。但該方 法對(duì)大口徑管坯彎曲半徑的預(yù)測(cè)結(jié)果不盡人意。此外，該方法只研究了采用固 定芯棒的管彎曲成形方式，未考慮采用球頭芯棒時(shí)芯棒伸出長(zhǎng)度對(duì)彎曲極限的 影響。同時(shí)該研究未涉及其它重要的加工成形參數(shù)( 如彎曲模的旋轉(zhuǎn)速度、模 具間隙、潤(rùn)滑條件等) 對(duì)管成形極限的影響。文獻(xiàn) 3 6 - 3 8 采用能量法和剛塑性 有限元仿真有機(jī)結(jié)合的方法，在揭示管材彎曲過(guò)程和板帶不均勻壓下面內(nèi)彎曲 先進(jìn)成形工藝中的失穩(wěn)起皺機(jī)理、預(yù)測(cè)失穩(wěn)起皺的產(chǎn)生等方面有了一定的研究 積累，并初步自行開(kāi)發(fā)了可用于失穩(wěn)起皺預(yù)測(cè)的數(shù)值模擬系統(tǒng)。但該研究尚不 完善，還存在以下問(wèn)題：模擬系統(tǒng)計(jì)算效率低、未經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；起 皺預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型并未準(zhǔn)確地反映實(shí)際失穩(wěn)模式：同時(shí)所獲參數(shù)對(duì)失穩(wěn)起皺和成 形極限的影響規(guī)律還不夠全面深入。 西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)顫上學(xué)位論文 基于能量法的預(yù)測(cè)方法在預(yù)測(cè)起皺臨界條件方面是可靠適用的。它實(shí)際上 是試驗(yàn)、解析、數(shù)值分析相結(jié)合的方法，便于研究各個(gè)影響因素對(duì)起皺的影 響。能量法算法簡(jiǎn)單，計(jì)算效率較高，其計(jì)算精度能夠符合實(shí)際工程要求，更 適合實(shí)際應(yīng)用?；谀芰糠ǖ念A(yù)測(cè)方法常用于自行開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用有限元軟件。 近兩年來(lái)，在起皺的研究中出現(xiàn)了一些新的思路和方法。h a s s a n i 仿照成形 極限圖，建立了薄板起皺成形極限圖的概念，給出了面內(nèi)向面外分叉變形的分 叉點(diǎn)求法，并用數(shù)值方法模擬了材料屈服應(yīng)力、硬化指數(shù)、面內(nèi)各向異性對(duì)分 叉點(diǎn)的影響。j w a n g 等人眇3 應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究了板料成形中幾何參數(shù)對(duì)起 皺的影響。在研究中，采用前饋反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以一組幾何變量作為 其輸入，而用起皺發(fā)生的可能性作為輸出，揭示出起皺發(fā)生的臨界幾何判據(jù)， 其結(jié)果較為可信。另外，通過(guò)檢查預(yù)測(cè)過(guò)程中的貢獻(xiàn)因子，能得到關(guān)于幾何參 數(shù)相對(duì)重要性方面的信息。z j i n 等人 4 0 】開(kāi)發(fā)了一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)彎管成 型工藝包括彎曲方法選擇、工具模具設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)等的輔助設(shè)計(jì)，從而極大 減少?gòu)澒艹尚芜^(guò)程中可能發(fā)生的起皺、過(guò)薄等缺陷的產(chǎn)生。法國(guó)公司e s i j 的p a m s t 慫佃9 8 版本，在起皺監(jiān)測(cè)方面