第11期 龚学鹏等：三维曲面柔性卷板成形技术及其数值模拟 ,1299. 形，不会产生塑性应变 切变模量Eam=20.2MPa.图8为两种不同材质板 材的模拟结果光照图，图9为柔性辊与板材的作用 力时间曲线， (a)球形件成形过程 图8不同材质鞍形件的模拟结果光照图，(a)A5182:(b) G Steel1010 crgo Fig.8 Shade simulation results of saddle workpieces made of differ- ent materials:(a)Al5182;(b)Steell010 (⑥)鞍形件成形过程 10r 图6柔性卷板成形过程光照图 (a) 8 Fig.6 Shade simulation results of flexible roll bending process 6 1.867×101 1.680×10- 4 1.494×10-1 1.307×101 1.120×101 9.335×102 0.02 0.040.060.080.100.12 7.468×102 时间s 5.601×102 20 3.734×10-2 1.867×10-2 6 0. ts (a)球形件塑性应变分布 三 1.789×101 1,610×10-1 1.431×101 1.252×101 1.073×101 8.943×102 7.154×102 0.02 0.040.060.080.100.12 5.366×102 时间s 3.577×102 1.789×10-2 图9柔性辊与板材之间的作用力一时间曲线.(a)A5182:(b) ()核形件塑性应变分布 Steel1010 Fig.9 Force history curves between flexible roller and sheet:(a) 图7柔性卷板成形件的塑性应变分布 A15182:(b)Steel1010 Fig-7 Plastic strain distribution of workpieces by flexible roll bend- ing 从图8中可以看出，Steel1010钢板的成形效果 要强于A5182铝板，铝板的边缘有起皱的现象，而 在对柔性卷板成形过程进行初步分析后，分别 钢板的边缘几乎没有起皱现象，由于鞍形件是三维 对材料为A5182和Steel1010的鞍形件进行数值模 曲面件，板材要发生两个方向的曲率变化，所以板材 拟，来研究两种不同材质板材的成形效果.A15182 在成形过程中较一般的卷板而言，其边缘容易产生 铝板的材料参数为：密度p=2720kgm3,弹性模 起皱的现象，起皱源于板材的塑性失稳，当局部切 量E=76GPa,泊松比U=0.34,屈服极限o,= 向压应力较大而板面没有足够的约束时，由于面外 145MPa,切变模量Ean=25MPa;Steel1010钢板的 变形所需能量小，板材的变形路径向面外分叉，由面 材料参数为：密度p=7845kgm一3，弹性模量E= 内变形转为面外变形而产生皱纹，对于模拟结果而 207GPa,泊松比v=0.29,屈服极限o,=220MPa, 言，由于在相同的压下量和相同的厚度下，钢板的弹形‚不会产生塑性应变． 图6 柔性卷板成形过程光照图 Fig．6 Shade simulation results of flexible roll bending process 图7 柔性卷板成形件的塑性应变分布 Fig．7 Plastic strain distribution of workpieces by flexible roll bend￾ing 在对柔性卷板成形过程进行初步分析后‚分别 对材料为 Al5182和 Steel1010的鞍形件进行数值模 拟‚来研究两种不同材质板材的成形效果．Al5182 铝板的材料参数为：密度 ρ＝2720kg·m —3‚弹性模 量 E ＝76GPa‚泊松比 υ＝0∙34‚屈服极限 σs ＝ 145MPa‚切变模量 Etan＝25MPa；Steel1010钢板的 材料参数为：密度 ρ＝7845kg·m —3‚弹性模量 E＝ 207GPa‚泊松比 υ＝0∙29‚屈服极限 σs＝220MPa‚ 切变模量 Etan＝20∙2MPa．图8为两种不同材质板 材的模拟结果光照图．图9为柔性辊与板材的作用 力—时间曲线． 图8 不同材质鞍形件的模拟结果光照图．（a） Al5182；（b） Steel1010 Fig．8 Shade simulation results of saddle workpieces made of differ￾ent materials：（a） Al5182；（b） Steel1010 图9 柔性辊与板材之间的作用力—时间曲线．（a） Al5182；（b） Steel1010 Fig．9 Force history curves between flexible roller and sheet：（a） Al5182；（b） Steel1010 从图8中可以看出‚Steel1010钢板的成形效果 要强于 Al5182铝板‚铝板的边缘有起皱的现象‚而 钢板的边缘几乎没有起皱现象．由于鞍形件是三维 曲面件‚板材要发生两个方向的曲率变化‚所以板材 在成形过程中较一般的卷板而言‚其边缘容易产生 起皱的现象．起皱源于板材的塑性失稳‚当局部切 向压应力较大而板面没有足够的约束时‚由于面外 变形所需能量小‚板材的变形路径向面外分叉‚由面 内变形转为面外变形而产生皱纹．对于模拟结果而 言‚由于在相同的压下量和相同的厚度下‚钢板的弹 第11期 龚学鹏等： 三维曲面柔性卷板成形技术及其数值模拟 ·1299·