赵晓迪等：非线性组合硬化条件下镁合金板料变形回弹预测 ·555 应力MPa 预拉仲量：0mm 平均阀值：75% 最小值：-228.123 320 最大值：226.895 预拉伸量：2.0mm 最小值-284.322 最大值：267.161 预拉伸量：4.0mm 最小值：-293.561 最大值：296.197 2 预拉伸量：6.0mm 最小值-307.929 最大值：306.217 应力/MPa 图720mm弯曲深度下不同预拉伸量时应力的分布云图 Fig.7 Stress distribution at a bending depth of 20 mm with variable pre-stretch 38 50m ■-0 (b) 36 ●-0.1 48 量0 40.2 -0.1 -0.3 ◆02 -0 0.4 3 05 04 . ◆0.6 0.6 0.7 -0.7 ◆-0.8 -0.8 ★0.9 ★0.9 24 00-1.0 34 0-1.0 量试验值 3 试验值 30 0 4 4 6 预拉伸量mm 预拉伸量mm 图8不同动态硬化占比的仿真和试验回弹角度对比.(a)弯曲深度20mm时的回弹角度：(b)弯曲深度30mm时的回弹角度 Fig.8 Contrast diagram of the springback angle in simulations and experiments with different kinematic hardening ratios:(a)springback angle at a bending depth of 20 mm:(b)springback angle at a bending depth of 30 mm 内部的微孔和微裂纹会不断形成和长大，使材料产生 仿真结果比较准确.因此最终可确定0.8mm厚 损伤.本文研究的是应变路径的改变对回弹的影响， AZ31B镁合金板料塑性变形过程中动态硬化占比在 侧重于对材料硬化模型的探讨，因此忽略损伤造成的 0.5-0.9之间. 影响.这些因素都会使仿真模拟结果和试验真实值产 5 结论 生偏差.试验误差有测量误差和试验仪器精度误差 造成测量误差最根本原因就是在测量过程中的每一个 为了探究动态硬化对AZ31B镁合金板料回弹的 细节都不可能做到规范中的理想假定，也就不可能得 影响，通过单向拉伸一弯曲的试验方法，使镁合金板料 到被测量体的实际真值陶.试验仪器有其自身精度， 内部产生不同程度的塑性变形，在弯曲力卸载之后便 因此也存在误差.试验误差可以控制在一定允许的范 可得到回弹角度，通过试验自身对比和与模拟仿真结 围内，但是难以避免，一般情况下忽略不计. 果的对比，可得到结论 由于有预变形的试件中性层内部的材料经历了拉 (1)试验中，单向拉伸预变形程度越大则回弹角 伸一压缩循环加载变形过程，因此镁合金板料试件从 度越大，即说明塑性预变形对镁合金板料的变形回弹 无预变形量到预变形量逐渐增加的过程，动态硬化经 程度具有促进作用.同时，相同塑性预变形下的镁合 历了从无到有的过程，因此动态硬化占比将逐渐增大. 金板料，弯曲深度越大，其内部塑性变形越多，则回弹 若不考虑误差影响的情况下，弯曲深度为20mm和30 角也就越大 mm时试验回弹角度的硬化占比分别在0.5~0.8和 (2)模拟仿真中，考虑动态硬化比只考虑同向硬 0.7~0.9之间波动.一方面，验证上述结论，塑性变形 化的仿真模拟回弹角度结果小，即回弹角度随着动态 程度增加，动态硬化占比也有增大的趋势：另一方面， 硬化占比的增大有减小的趋势.不同预变形程度对板 虽然无预拉伸时，弯曲深度20mm比30mm时的误差 料弯曲时厚度方向上的应力分布有较为明显的影响， 大，但最终动态硬化占比结果符合实际规律，证明模拟 随预变形量的增加，板料弯曲时的应力也同时增大.赵晓迪等: 非线性组合硬化条件下镁合金板料变形回弹预测 图 7 20 mm 弯曲深度下不同预拉伸量时应力的分布云图 Fig． 7 Stress distribution at a bending depth of 20 mm with variable pre--stretch 图 8 不同动态硬化占比的仿真和试验回弹角度对比． ( a) 弯曲深度 20 mm 时的回弹角度; ( b) 弯曲深度 30 mm 时的回弹角度 Fig． 8 Contrast diagram of the springback angle in simulations and experiments with different kinematic hardening ratios: ( a) springback angle at a bending depth of 20 mm; ( b) springback angle at a bending depth of 30 mm 内部的微孔和微裂纹会不断形成和长大，使材料产生 损伤． 本文研究的是应变路径的改变对回弹的影响， 侧重于对材料硬化模型的探讨，因此忽略损伤造成的 影响． 这些因素都会使仿真模拟结果和试验真实值产 生偏差． 试验误差有测量误差和试验仪器精度误差． 造成测量误差最根本原因就是在测量过程中的每一个 细节都不可能做到规范中的理想假定，也就不可能得 到被测量体的实际真值［26］． 试验仪器有其自身精度， 因此也存在误差． 试验误差可以控制在一定允许的范 围内，但是难以避免，一般情况下忽略不计． 由于有预变形的试件中性层内部的材料经历了拉 伸--压缩循环加载变形过程，因此镁合金板料试件从 无预变形量到预变形量逐渐增加的过程，动态硬化经 历了从无到有的过程，因此动态硬化占比将逐渐增大． 若不考虑误差影响的情况下，弯曲深度为 20 mm 和 30 mm 时试验回弹角度的硬化占比分别在 0. 5 ～ 0. 8 和 0. 7 ～ 0. 9 之间波动． 一方面，验证上述结论，塑性变形 程度增加，动态硬化占比也有增大的趋势; 另一方面， 虽然无预拉伸时，弯曲深度 20 mm 比 30 mm 时的误差 大，但最终动态硬化占比结果符合实际规律，证明模拟 仿真 结 果 比 较 准 确． 因 此 最 终 可 确 定 0. 8 mm 厚 AZ31B 镁合金板料塑性变形过程中动态硬化占比在 0. 5 ～ 0. 9 之间． 5 结论 为了探究动态硬化对 AZ31B 镁合金板料回弹的 影响，通过单向拉伸--弯曲的试验方法，使镁合金板料 内部产生不同程度的塑性变形，在弯曲力卸载之后便 可得到回弹角度，通过试验自身对比和与模拟仿真结 果的对比，可得到结论． ( 1) 试验中，单向拉伸预变形程度越大则回弹角 度越大，即说明塑性预变形对镁合金板料的变形回弹 程度具有促进作用． 同时，相同塑性预变形下的镁合 金板料，弯曲深度越大，其内部塑性变形越多，则回弹 角也就越大． ( 2) 模拟仿真中，考虑动态硬化比只考虑同向硬 化的仿真模拟回弹角度结果小，即回弹角度随着动态 硬化占比的增大有减小的趋势． 不同预变形程度对板 料弯曲时厚度方向上的应力分布有较为明显的影响， 随预变形量的增加，板料弯曲时的应力也同时增大． · 555 ·