金属学报  2006, Vol. 42 Issue (10): 1115-1120

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基于混合位移-压力有限元的厚板精冲数值模拟和损伤断裂预测

谢晓龙 赵 震 虞 松 陈 军 李明辉

上海交通大学塑性成形工程系; 上海 200030

Numerical Simulation and Damage Fracture Prediction for Thick Sheet Metal Fine-blanking based on Mixed Displacement-Pressure FEM

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上海交通大学 塑性成形工程系

谢晓龙; 赵震; 虞松; 陈军; 李明辉 . 基于混合位移-压力有限元的厚板精冲数值模拟和损伤断裂预测[J]. 金属学报, 2006, 42(10): 1115-1120 .
, , , , . Numerical Simulation and Damage Fracture Prediction for Thick Sheet Metal Fine-blanking based on Mixed Displacement-Pressure FEM[J]. Acta Metall Sin, 2006, 42(10): 1115-1120 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(352 KB)   摘要: 精冲时材料在狭窄的凸模、凹模间隙附近形成局部塑性剪切带，极易产生断裂、塌角过大等成形缺陷。本文在MSC/MARC中建立了轴对称精冲有限元模型，利用混合位移－压力的更新拉各朗日有限元方法对精冲局部剧烈塑性变形进行模拟，克服了剪切自锁和体积自锁，结合基于应变梯度、表面曲率的网格自适应技术，精确捕捉了应变集中现象。并通过MARC用户子程序实现了Schiffmann损伤功密度的半耦合计算，预测了精冲过程中材料损伤的发展，并预测了不同工艺参数下的零件塌角高度、光亮带高度和精冲力，最后利用模拟得出的最佳工艺参数获得了合格的零件。 关键词 ： 精冲,  损伤,  韧性断裂,  混合位移－压力有限元     Abstract：Local plastic shearing band is initialized near blanking clearance during fine-blanking, and forming failures such as ductile fracture and large roll-over usually occur. By using MSC/MARC software, an axisymmetric FE model is created, and mixed u-p updated Lagrange FEM is used to simulate the severe plastic deformation, which could overcome shear locking and volume locking. Together with adaptive remeshing technique based on strain gradient and surface curvature, the strain localization phenomenon could be captured. Schiffmann damage work density model is used to predict the developments of damage and fracture in sheet metal. The height of roll-over, height of burnish band and fine-blanking force are predicted, and qualified part was obtained using optimized process parameters from simulation. Key words： fine-blanking    damage    ductile fracture    mixed displacement-pressure FEM    adaptive remeshing 收稿日期: 2006-02-24      ZTFLH:  TG386   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 谢晓龙 赵震 虞松 陈军 李明辉 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2006/V42/I10/1115 [1]Zhou K H.Simplified Fine-blanking Manual.Beijing:National Defence Industry Press,1993(周开华．简明精冲手册．北京：国防工业出版社，1993) [2]Rotiz M,Leroy Y,Neelleman A.Appl Mech Eng,1987;61:189 [3]Simo J C,Armero F.Int J Numer Method Eng,1992;33:1413 [4]Pastor M,Qquecedo M,Zienkiewicz O C.Comput Struct,1997;62:13 [5]Gurson A L.Eng Mater Technol,1977;99:2 [6]Tvergaard V,Needleman A.Acta Metall,1984,32:157 [7]McClintock F A.J Appl Mech Trans ASME,1968;35:363 [8]Rice J R,Tracey D.J Mech Phys Solids,1969;17:201 [9]Schiffmann R,Bleck W,Dahl W.Comput Mater Sci,1998;13:142 [10]Lange K,Birzer D I,Mukhoty A.Cold Forming and Fineblanking—A Handbook on Cold Processing,Material Properities,Component Design.Switzerland:Edelstahlwerke Buderus AG,1997:26 [1] 刘伟, 陈婉琦, 马梦晗, 李恺伦. 聚变堆用W在等离子体作用下的辐照损伤行为研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 986-1000. [2] 朱小绘, 刘向兵, 王润中, 李远飞, 刘文庆. 290℃氩离子辐照对Fe-Cu合金微观组织的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 905-910. [3] 刘悦, 汤鹏正, 杨昆明, 沈一鸣, 吴中光, 范同祥. 抗辐照损伤金属基纳米结构材料界面设计及其响应行为的研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(2): 150-170. [4] 梁晋洁, 高宁, 李玉红. 体心立方Fe中微裂纹与间隙型位错环相互作用的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(9): 1286-1294. [5] 张哲峰,邵琛玮,王斌,杨浩坤,董福元,刘睿,张振军,张鹏. 孪生诱发塑性钢拉伸与疲劳性能及变形机制[J]. 金属学报, 2020, 56(4): 476-486. [6] 吴玉程. 核聚变堆用W及其合金辐照损伤行为研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 939-950. [7] 唐文书,肖俊峰,李永君,张炯,高斯峰,南晴. 再热恢复处理对蠕变损伤定向凝固高温合金γ′相的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(5): 601-610. [8] 张哲峰, 刘睿, 张振军, 田艳中, 张鹏. 金属材料疲劳性能预测统一模型探索[J]. 金属学报, 2018, 54(11): 1693-1704. [9] 孙军, 张金钰, 吴凯, 刘刚. Cu系纳米金属多层膜微柱体的形变与损伤及其尺寸效应*[J]. 金属学报, 2016, 52(10): 1249-1258. [10] 李正操, 陈良. 核能系统压力容器辐照脆化机制及其影响因素[J]. 金属学报, 2014, 50(11): 1285-1293. [11] 郑君姿,张来启,侯永明,马向玲,林均品. β－γ高Nb－TiAl合金准等温锻造过程模拟[J]. 金属学报, 2013, 49(11): 1439-1444. [12] 万强茂 束国刚 王荣山 丁辉 彭啸 张琪. A508-3钢质子辐照条件下微结构演变研究[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 929-934. [13] 黄远 孔德月 何芳 王玉林 刘文西. 辐照损伤合金化制备Mo/Ag层状复合材料[J]. 金属学报, 2012, 48(10): 1253-1259. [14] 邹广平 芦颉 曹扬 刘宝君. 钢质蜂窝夹芯板的弯曲疲劳损伤模型[J]. 金属学报, 2011, 47(9): 1181-1187. [15] 吕铮. 核反应堆压力容器的辐照脆化与延寿评估[J]. 金属学报, 2011, 47(7): 777-783. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed