衝壓拉伸的力學分析研究
科技專論
作者：趙紹行
【摘要】通過提出金屬材料變形階段測試手段，包括解析擬合法等，以國標線性回歸為參考，在10%-20%內所測出來的多組準確可靠性。借助解析擬合發法高分辨率材料拉伸試驗機，詳細論述載荷極值點應變硬化指數，討論差分析處理數據，拉伸實驗過程動態實時顯示出來。
【關鍵詞】變形階段；解析擬合；硬化指數
將應變指數概念引入塑性的實驗研究從觀測到理論分析，隨著汽車行業的發展，對金屬薄板材料的拉脹成形性、類超塑性能提出了較高的要求，這些研究發現宏觀拉伸試驗所反映的材料形變硬化性能與其微觀組織特性密切相關。為了更準確地描繪與跟蹤材料拉伸成形過程的應變硬化特性，深入了解成形硬化性能的微觀組織機理。
1.實驗原理
板料的衝壓性能指的是板料對各種衝壓加工方法的適應能力，板料衝壓能力可以通過直接實驗和間接實驗方法獲得。本實驗采用間接實驗的方法來測定板料的衝壓性能。
間接實驗時通過板料的拉伸、壓縮、硬度測試等方法對板料的各種衝壓性能進行分析。這些實驗可以在一般的力學實驗設備上進行，操作簡單，評價直觀，但所獲取的是反映板料一般衝壓性能的指標參數，而不是它對某個具體衝壓工藝的性能。本實驗隻用拉伸實驗測定的參數來評定板料的衝壓性能。通過拉伸實驗，我們可以獲得的板料衝壓性能參數包括：
均勻延伸率：它是在拉伸實驗中開始產生局部集中變形（產生縮頸）的延伸率。一般情況下，衝壓成形都是在板料的均勻變形範圍內進行的，所以可以反映板料的衝壓性能。屈強比：是材料的屈服強度和強度極限的比值。較小的屈強比對所有的衝壓性能都是有利的。在拉伸時，如果板材的屈服點比較低，則變形區的切向壓應力較小，材料起皺的趨勢也小，所以防止起皺所需要的壓邊力和摩擦損失都要相應的降低，結果對提高極限變形程度有利。硬化指數n：它表示在塑性變形中材料硬化的強度。n值大的材料，在同樣的變形程度下，真是應力增加的要多。n值大時，在伸長類變形過程中可以使變形均勻化，具有擴展變形區，減少毛坯的局部變薄和增大極限變形參數等作用。硬化指數n的值，可以根據拉伸試驗結果所得的硬化曲線，也可以利用具有不同寬度的階梯形拉伸試樣所做的拉伸試驗的結果，經過一定的計算求得。板厚方向性係數r：它是板料試樣拉伸試驗中寬度應變會εw與厚度應變ε1的比值，即：
1.
上式中B0、B、t0、t分別是變形前後試樣的寬度和厚度。
γ表明板材在受單向拉應力作用時，板平麵方向和厚度方向上的變形難易程度的比較，也就是反應了在相同的受力條件下板厚方向上的變形性能和板平麵方向上的差別。當r>1時，板材厚度方向上的變形比寬度方向上的變形困難。因此，r值大的材料，在複雜形狀的曲麵零件拉深成形時，毛坯的中間部分在拉應力的作用下，厚度方向上變形困難，即變薄量小，從而毛坯中間部分起皺的趨向性降低，有利於衝壓加工的進行和產品質量的提高。
板平麵方向性係數△r：當板料平麵內不同方向上裁取拉伸試樣時，拉伸試驗中所測得的各種機械性能、物理性能等都不一樣，這就說明在板材平麵內的機械性能和方向有關，其程度可以用△r表示，其表達式如下：
2.
板料的塑性平麵各向異性常常會使得拉深件口部出現凸耳，凸耳的大小和位置與△r有關，因此△r又稱為凸耳係數。當△r>0時，說明在0°和90°方向上容易出現凸耳；當△r≤0時，說明在45°方向上易出現凸耳。