·490 工程科学学报，第40卷，第4期 3.2预测曲线与实验值对比 测成形极限曲线的准确性.温度在400℃时，理论 通过Nakazima试验方法，得到温度为400℃时 预测曲线随变化的情况如图11所示. 6016铝合金的成形试样如图9所示.在所示的试样 0.9r 中，所有试样均发生了明显的颈缩现象，并且发生 主应变 颈缩的区域都在冲头的顶部.选取位于颈缩部位 附近的，但未发生破裂的网格为临界网格进行数 值计算. f-0.995 =0.99 0.3 本论文通过改变试样宽度来实现不同应变路径 =0.98 的获取，即从单向拉伸状态（宽度为20mm)逐渐变 f0=0.97 0.1 为双向拉伸状态（宽度为140mm) 0.60.40.2 0 0.20.40.6 次应变 图11成形极限曲线随初始厚度不均度的变化情况 Fig.11 Effects of the initial inhomogeneity factor on the prediction of the FLC 随着板料初始厚度不均度6的增加，通过理论 预测得到的成形极限曲线逐渐升高，说明随着板料 表面缺陷的减少，板料的成形极限越来越高，越有利 于成形.因为材料发生破裂的位置一般为有缺陷的 地方，初始厚度不均度数值增加，材料的凹槽（缺 图9成形试样图 陷)数量减少，板料发生初始破裂的位置减少，板料 Fig.9 Forming specimens 成形极限数值变大，更加容易成形.并且在曲线中 可以看出，在横坐标的负半轴区域（拉一压变形），每 本文选取f数值为0.97时的理论预测曲线与 实验值进行对比，对比结果如图10所示.从图中可 条曲线之间的间隙变化很小，正半轴区域（拉一拉变 以看出，理论预测曲线高于某些实验值，这是因为实 形)曲线之间的间隙呈现逐渐增加的趋势，说明初 验值选取的网格为颈缩区域附近的完好网格，但是 始厚度不均度对不同应变路径的影响程度有差异， M一K理论所采用的失效准则是材料发生颈缩，所以 对拉一拉变形的影响程度大于拉一压变形. 预测得到的曲线高于实验值 4 结论 0.9 拟合曲线 (I)通过Gleeble拉伸试验，建立了ields--Ba- ·实验值 chofen形式的本构模型，并确定了材料参数K、应变 0.5 硬化指数n和应变敏感系数m随温度的变化情况， 即K=266.1812-0.44616T、n=0.18053-2.404× 0.3 10-4T、m=0.4138-6.75×10-4T,将建立的本构模 0.1 型与实验值对比，结果显示，建立的本构模型与实验 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 值具有较好的契合度. 次应变 (2)将建立的本构模型代入到成形极限曲线预 图10预测曲线与实验值对比图 测理论的推导过程中，通过实验验证了MK理论对 Fig.10 Comparison diagram of the measured data and theoretic pre- 6016铝合金成形极限的预测是准确的、可靠的. diction curves (3)初始板料厚度不均度。在M-K理论预测 3.3初始不均度对理论预测曲线的影响 成形极限曲线的过程中起着决定性作用，通过分析 在MK凹槽理论中，认为板料存在着不同程度 初始板料厚度不均度对预测曲线的影响，发现随着 的凹槽即缺陷，这种缺陷是不可避免的，故在板料成 初始厚度不均度的增加，预测曲线的数值逐渐增大. 形极限曲线的理论预测过程中最重要的参数就是板 板料的成形极限越大，成形的可能性就越大，故应该 料初始厚度不均度。，。数值的大小决定着理论预 选取表面质量好的板料进行加工.工程科学学报，第 40 卷，第 4 期 3. 2 预测曲线与实验值对比 通过 Nakazima 试验方法，得到温度为 400 ℃ 时 6016 铝合金的成形试样如图 9 所示． 在所示的试样 中，所有试样均发生了明显的颈缩现象，并且发生 颈缩的区域都在冲头的顶部． 选取位于颈缩部位 附近的，但未发生破裂的网格为临界网格进行数 值计算． 本论文通过改变试样宽度来实现不同应变路径 的获取，即从单向拉伸状态( 宽度为 20 mm) 逐渐变 为双向拉伸状态( 宽度为 140 mm) ． 图 9 成形试样图 Fig． 9 Forming specimens 本文选取 f0数值为 0. 97 时的理论预测曲线与 实验值进行对比，对比结果如图 10 所示． 从图中可 以看出，理论预测曲线高于某些实验值，这是因为实 验值选取的网格为颈缩区域附近的完好网格，但是 M--K 理论所采用的失效准则是材料发生颈缩，所以 预测得到的曲线高于实验值． 图 10 预测曲线与实验值对比图 Fig． 10 Comparison diagram of the measured data and theoretic pre￾diction curves 3. 3 初始不均度对理论预测曲线的影响 在 M--K 凹槽理论中，认为板料存在着不同程度 的凹槽即缺陷，这种缺陷是不可避免的，故在板料成 形极限曲线的理论预测过程中最重要的参数就是板 料初始厚度不均度 f0，f0 数值的大小决定着理论预 测成形极限曲线的准确性． 温度在 400 ℃ 时，理论 预测曲线随 f0变化的情况如图 11 所示． 图 11 成形极限曲线随初始厚度不均度的变化情况 Fig． 11 Effects of the initial inhomogeneity factor on the prediction of the FLC 随着板料初始厚度不均度 f0的增加，通过理论 预测得到的成形极限曲线逐渐升高，说明随着板料 表面缺陷的减少，板料的成形极限越来越高，越有利 于成形． 因为材料发生破裂的位置一般为有缺陷的 地方，初始厚度不均度数值增加，材料的凹槽( 缺 陷) 数量减少，板料发生初始破裂的位置减少，板料 成形极限数值变大，更加容易成形． 并且在曲线中 可以看出，在横坐标的负半轴区域( 拉--压变形) ，每 条曲线之间的间隙变化很小，正半轴区域( 拉--拉变 形) 曲线之间的间隙呈现逐渐增加的趋势，说明初 始厚度不均度对不同应变路径的影响程度有差异， 对拉--拉变形的影响程度大于拉--压变形． 4 结论 ( 1) 通过 Gleeble 拉伸试验，建立了 Fields--Ba￾chofen 形式的本构模型，并确定了材料参数 K、应变 硬化指数 n 和应变敏感系数 m 随温度的变化情况， 即 K = 266. 1812 － 0. 44616T、n = 0. 18053 － 2. 404 × 10 － 4T、m = 0. 4138 － 6. 75 × 10 － 4T，将建立的本构模 型与实验值对比，结果显示，建立的本构模型与实验 值具有较好的契合度． ( 2) 将建立的本构模型代入到成形极限曲线预 测理论的推导过程中，通过实验验证了 M--K 理论对 6016 铝合金成形极限的预测是准确的、可靠的． ( 3) 初始板料厚度不均度 f0 在 M--K 理论预测 成形极限曲线的过程中起着决定性作用，通过分析 初始板料厚度不均度对预测曲线的影响，发现随着 初始厚度不均度的增加，预测曲线的数值逐渐增大． 板料的成形极限越大，成形的可能性就越大，故应该 选取表面质量好的板料进行加工． · 094 ·