·1202· 工程科学学报，第39卷，第8期 真应变，即断裂时的对数应变e: 供微张力，便于卸料.此外，为了确保板料运动符合实 (7)根据式(32)，计算临界损伤值D: 际情况，添加了支撑板与限位环作为边界条件，支撑板 D.=bo+bER (34) 的作用是保证板带的平直，限位环是起压料作用，防止 (8)最终，采用单向拉伸与反复加载-卸载试验获 板料在冲裁过程中挠曲过大.辊冲装置详细尺寸参数 得了SPCC钢的力学性能与损伤参数，见表1. 见表2.板料厚度为0.8mm,材质为SPCC,材料模型遵 0.04 循各向同性硬化的米塞斯流动理论，式(7)给出了材 料损伤演化方程，式(8)给出了由损伤引起的材料 0.03 劣化. 由于锟冲工艺不仅涉及到剧烈的弹塑性变形，而 0.02 且以断裂分离而结束，具有高度非线性的特点，因此， ◆ 选用了非迭代的显式算法Abaqus/,Explicit模块.由于 0.01 变形主要集中在凸凹模间的狭小区域内，相比剪切变 形区，宽度方向为无穷大，将其简化为平面应变问题， 这样大大提高了计算效率.板料单元采用四边形平面 0.04 0.06 0.080.10 0.12 0.14 应变值 应变减缩积分单元CPE4R与CPE3.为了能够准确表 征冲孔断面质量，需对刃口附近材料进行网格细化，同 图4损伤变量的演化曲线 Fig.4 Variations of damage with respect to strain 时，使用ALE自适应网格来保证变形区网格质量，避 免因网格畸变而降低求解精度甚至模拟终止的情况发 等效塑性应变 生.由于模具刚度很大，认为凸模辊与凹模辊均为解 1.225 5 24 析刚体，同样，压料辊、支撑板与限位环也视为刚体 92 0.824 凸模辊与凹模辊分别绕其中心相向旋转，旋转角速度 0.723 0.623 为5.0rads,板带前进速度为500mm·s.板带与 模具间的摩擦系数为0.15. .22 0.120 0.020 凸模辊、 限位环 板料 压料辊 图5拉伸试样发生断裂时的应变分布 支撑板 Fig.5 Strain distrubution near the fracture of the tensile specimen 表1SPCC钢的力学性能与损伤参数 Table 1 Mechanical properties and damage parameters of SPCC 凹模辊 E/GPa v K/MPa m 6o 6D ER D 1500.3660.080.2560.0070.051.2250.495 图6辊冲工艺有限元模型 Fig.6 Finite element model of the rotary blanking process 2辊式冲裁工艺有限元模拟 表2辊冲装置参数 2.1辊式冲裁工艺有限元模型 Table 2 Parameters of the rotary blanking setup mm 辊式冲裁有限元模型如图6所示，主要包括凸模 凸模辊凹模辊凸模 模具 轴距，压料辊 辊、凹模辊、板料、位于机架入口与出口的一对压料辊. 半径，R,半径，R.高度，H圆角，R 半径，R, 压料辊的作用是保证板带被紧紧地压在凹模辊上，提 年 100 2.0 0.02 199.5 20工程科学学报,第 39 卷,第 8 期 真应变,即断裂时的对数应变 着R . (7)根据式(32),计算临界损伤值 Dc: Dc = b0 + b1着R . (34) (8)最终,采用单向拉伸与反复加载鄄鄄卸载试验获 得了 SPCC 钢的力学性能与损伤参数,见表 1. 图 4 损伤变量的演化曲线 Fig. 4 Variations of damage with respect to strain 图 5 拉伸试样发生断裂时的应变分布 Fig. 5 Strain distrubution near the fracture of the tensile specimen 表 1 SPCC 钢的力学性能与损伤参数 Table 1 Mechanical properties and damage parameters of SPCC E/ GPa 自 K/ MPa m 着0 着D 着R Dc 150 0郾 3 660郾 08 0郾 256 0郾 007 0郾 05 1郾 225 0郾 495 2 辊式冲裁工艺有限元模拟 2郾 1 辊式冲裁工艺有限元模型 辊式冲裁有限元模型如图 6 所示,主要包括凸模 辊、凹模辊、板料、位于机架入口与出口的一对压料辊. 压料辊的作用是保证板带被紧紧地压在凹模辊上,提 供微张力,便于卸料. 此外,为了确保板料运动符合实 际情况,添加了支撑板与限位环作为边界条件,支撑板 的作用是保证板带的平直,限位环是起压料作用,防止 板料在冲裁过程中挠曲过大. 辊冲装置详细尺寸参数 见表2. 板料厚度为0郾 8 mm,材质为 SPCC,材料模型遵 循各向同性硬化的米塞斯流动理论,式(7) 给出了材 料损伤演化方程,式(8) 给出了由损伤引起的材料 劣化. 由于辊冲工艺不仅涉及到剧烈的弹塑性变形,而 且以断裂分离而结束,具有高度非线性的特点,因此, 选用了非迭代的显式算法 Abaqus/ Explicit 模块. 由于 变形主要集中在凸凹模间的狭小区域内,相比剪切变 形区,宽度方向为无穷大,将其简化为平面应变问题, 这样大大提高了计算效率. 板料单元采用四边形平面 应变减缩积分单元 CPE4R 与 CPE3. 为了能够准确表 征冲孔断面质量,需对刃口附近材料进行网格细化,同 时,使用 ALE 自适应网格来保证变形区网格质量,避 免因网格畸变而降低求解精度甚至模拟终止的情况发 生. 由于模具刚度很大,认为凸模辊与凹模辊均为解 析刚体,同样,压料辊、支撑板与限位环也视为刚体. 凸模辊与凹模辊分别绕其中心相向旋转,旋转角速度 为 5郾 0 rad·s - 1 ,板带前进速度为 500 mm·s - 1 . 板带与 模具间的摩擦系数为 0郾 15. 图 6 辊冲工艺有限元模型 Fig. 6 Finite element model of the rotary blanking process 表 2 辊冲装置参数 Table 2 Parameters of the rotary blanking setup mm 凸模辊 半径,Rp 凹模辊 半径,Rd 凸模 高度,H 模具 圆角,R 轴距, a 压料辊 半径,Ry 98 100 2郾 0 0郾 02 199郾 5 20 ·1202·