彎曲件回彈的研究

彎曲件回彈的研究

以梁、板、梁和板為毛，通過(guò)彎曲形成的彎曲零件，在現(xiàn)代航空、航空航天、汽車(chē)和壓力容器行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并被廣泛用作金屬結(jié)構(gòu)。其中,彎管件除大量用作金屬結(jié)構(gòu)件外,也廣泛用作氣體、液體的輸送管路。通常彎曲件在成形時(shí),外側(cè)材料受到切向拉伸而伸長(zhǎng),內(nèi)側(cè)材料受到切向壓縮而縮短,其應(yīng)力狀態(tài)如圖1所示。當(dāng)彎曲過(guò)程結(jié)束,中性層附近的純彈性變形以及內(nèi)、外區(qū)塑性變形中的彈性變形部分將發(fā)生彈性恢復(fù),由于彎曲回彈過(guò)程內(nèi)外區(qū)纖維的回彈迭加效應(yīng),即都是使得彎曲件的彎曲半徑增大,彎曲角減小,因此對(duì)于彎曲成形,回彈現(xiàn)象十分顯著,如圖2所示。如果不充分了解彎曲回彈規(guī)律,要想獲得預(yù)期精度的彎曲件,需要反復(fù)試模、修模,優(yōu)化模具尺寸,或者在成形結(jié)束后還要對(duì)彎曲件進(jìn)行校形,這樣將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)周期的延長(zhǎng),生產(chǎn)成本的提高。這就迫切需要深入研究回彈問(wèn)題,從而很好地控制彎曲件的回彈,發(fā)展彎曲件精確成形技術(shù)。自從上個(gè)世紀(jì)初以來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)塑性彎曲成形回彈問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究,研究方法包括理論解析法、數(shù)值模擬法、實(shí)驗(yàn)研究方法等,研究?jī)?nèi)容涵蓋了不同坯料(梁、板材、管材和型材等)的不同彎曲方式(純彎、拉彎和推彎等)。借鑒前人對(duì)彎曲回彈問(wèn)題的研究成果,本文提出了彎曲成形回彈研究有待于進(jìn)一步解決的問(wèn)題。1預(yù)彎對(duì)彎曲回彈的探索塑性彎曲成形的理論研究工作起始于1903年,當(dāng)時(shí)Ludwik參照梁的初等彈性彎曲理論,采用平截面假設(shè),忽略橫截面的徑向應(yīng)力,建立了梁塑性彎曲的工程理論。1950年,Hill研究了板材純彎曲問(wèn)題,假設(shè)材料是理想剛塑性材料,認(rèn)為板材在彎曲變形時(shí)的應(yīng)變是平面應(yīng)變,提出了中性層移動(dòng)的概念,首次建立了塑性彎曲成形的精確數(shù)學(xué)理論,同時(shí),Hill研究了在拉力作用下的彎曲問(wèn)題,研究表明在拉力作用下中性層移動(dòng)距離更大。Ludwik和Hill的研究工作奠定了彎曲回彈問(wèn)題研究的理論基礎(chǔ)。1957年,Gardiner基于Ludwik塑性彎曲工程理論對(duì)矩形截面梁純彎曲的回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究中將材料簡(jiǎn)化為理想彈塑性材料,得到了矩形截面梁純彎曲回彈計(jì)算公式RRF=1?3(YREh)+4(YREh)3RRF=1-3(YREh)+4(YREh)3式中:R和RF分別為回彈前后的曲率半徑;h為梁的厚度;E和Y分別為材料的楊氏模量和屈服應(yīng)力。Gardiner的研究工作開(kāi)創(chuàng)了解析研究彎曲回彈問(wèn)題的先河。從此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于彎曲理論采用解析法對(duì)彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。這些研究可以分為兩個(gè)部分:一部分是基于Ludwik塑性彎曲工程理論的回彈研究,另一部分是基于Hill塑性彎曲精確數(shù)學(xué)理論的回彈研究。1.1彎管回彈的研究在研究彎曲回彈問(wèn)題時(shí)國(guó)內(nèi)外學(xué)者引入了不同的材料模型進(jìn)行了研究。Crandall在研究板材純彎曲的回彈問(wèn)題時(shí)將材料簡(jiǎn)化為理想彈塑性材料,考慮了泊松比υ的影響,得到了板材純彎曲的回彈計(jì)算公式。C.A.Queener等在研究板材純彎曲的回彈問(wèn)題時(shí)引入冪次應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式σ=Kεn來(lái)表示材料的硬化現(xiàn)象,得到了考慮硬化效應(yīng)的板材純彎曲回彈計(jì)算公式。應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑對(duì)彎曲回彈有很大的影響。J.L.Duncan等對(duì)板材拉彎回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究中采用雙線性硬化材料模型,得到了回彈與拉力的關(guān)系式,研究結(jié)果表明給板材施加拉力可以減小回彈。M.L.Wenner對(duì)板材在彎曲前后分別施加拉力的回彈進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,Duncan公式對(duì)于先彎后拉情況的回彈計(jì)算是比較準(zhǔn)確的,但是在先拉后彎情況下的回彈要小一些,而且當(dāng)拉伸載荷在屈服值附近時(shí),兩者的回彈值差別很大。在國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)梁的彎曲回彈研究中,文獻(xiàn)中對(duì)對(duì)稱(chēng)截面梁和非對(duì)稱(chēng)截面梁純彎曲的回彈、材料強(qiáng)化對(duì)彎曲和回彈的影響以及在橫向載荷、軸力作用下梁的彈塑性彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了比較系統(tǒng)地研究。秦志國(guó)等對(duì)板材純彎回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究中將板材簡(jiǎn)化為小曲率曲桿,并且認(rèn)為截面上的應(yīng)力近似滿足線性分布,進(jìn)而獲得回彈角與回彈半徑的求解公式。趙彥啟等對(duì)直角形彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究中采用線彈性冪次強(qiáng)化材料模型,得到了回彈量與彎曲力的計(jì)算公式,該公式在彎曲半徑與板厚之比大于3時(shí)比較準(zhǔn)確。黃春峰推導(dǎo)了板材彎曲力矩及回彈量Δα的計(jì)算公式,全面分析了影響彎曲件回彈的主要因素,介紹了各種先進(jìn)的控制彎曲回彈的工藝技術(shù)方法。王曉林、周賢賓對(duì)金屬板彈塑性非圓弧彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究中將非圓弧彎曲板離散為若干微板元,每個(gè)微板元利用圓弧彎曲回彈計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算,最后,由離散微板元的幾何信息擬和得到零件形狀。劉金武等認(rèn)為板材經(jīng)典力學(xué)純彎曲回彈計(jì)算過(guò)程本身存在誤差,于是將彎曲回彈過(guò)程分為兩個(gè)階段進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析,根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件推導(dǎo)出了理想彈塑性材料彎曲回彈計(jì)算公式。張立玲對(duì)管材在彎曲條件下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了理論分析,根據(jù)回彈前后中性層長(zhǎng)度不變條件,推導(dǎo)出回彈量的近似計(jì)算公式,討論了回彈角和回彈半徑的影響因素。H.A.Al-Qureshi對(duì)管材彈塑性彎曲回彈進(jìn)行了研究,根據(jù)截面梁回彈理論,推導(dǎo)了彎管回彈的計(jì)算公式,研究了外徑、壁厚、屈服應(yīng)力和彈性模量等參數(shù)對(duì)彎管回彈的影響,并研究了橡膠芯棒對(duì)彎管回彈的影響。Ludwik的塑性彎曲工程理論忽略了橫截面的徑向應(yīng)力和中性層的移動(dòng),眾多的研究結(jié)果表明對(duì)于彎曲半徑與坯料厚度(對(duì)于管材是外徑)之比大于10的小曲率彎曲回彈問(wèn)題研究結(jié)果還比較可靠,但是用于對(duì)彎曲半徑與坯料厚度之比小于10的大曲率彎曲回彈問(wèn)題研究時(shí)誤差很大,由于常用彎曲件的彎曲半徑與坯料厚度之比在3和6之間,所以國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來(lái)越傾向于采用Hill塑性彎曲精確數(shù)學(xué)理論研究回彈問(wèn)題。1.2拉彎?rùn)C(jī)曲線分析基于Hill塑性彎曲精確數(shù)學(xué)理論的回彈研究也涉及材料模型、應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑等。F.Proksa對(duì)板材純彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究中采用雙線性硬化材料模型,推導(dǎo)出了回彈計(jì)算公式。余同希等在其專(zhuān)著中對(duì)板材彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究,研究中分別采用了線性強(qiáng)化和冪次強(qiáng)化材料模型,并提出采用Q次Lagrange分段插值來(lái)逼近材料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線研究回彈問(wèn)題。D.K.Leu對(duì)各向異性板材彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行了研究,推導(dǎo)了彎曲過(guò)程徑向和切向正應(yīng)力公式和回彈彎矩公式,最后基于線彈性理論得到了各向異性板材彎曲回彈公式。官英平通過(guò)對(duì)板材拉彎的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析,提出運(yùn)用能量法計(jì)算回彈角,該種方法得到的回彈角與采用卸載定理求得的回彈角比較,兩者在求解大型薄板彎曲回彈時(shí)差別不大。Kuwabara對(duì)板材拉彎回彈進(jìn)行了研究,比較了彎曲→拉伸、彎曲與拉伸同時(shí)進(jìn)行、彎曲與拉伸同時(shí)進(jìn)行→再拉伸、彎曲與拉伸同時(shí)進(jìn)行→卸載→再拉伸等4種加載方式下回彈的變化情況,研究結(jié)果表明彎曲與拉伸同時(shí)進(jìn)行→再拉伸方式下的回彈量明顯小于其他情況。Z.T.Zhang采用3種不同的強(qiáng)化模型,即隨動(dòng)強(qiáng)化、等向強(qiáng)化、正交異性強(qiáng)化,對(duì)多種復(fù)雜彎曲下的應(yīng)力、殘余應(yīng)力分布及回彈情況作了詳細(xì)的分析。朱東波等針對(duì)復(fù)雜彎曲問(wèn)題,提出了“狀態(tài)屬性”的概念,建立了“狀態(tài)坐標(biāo)”算法,從而有效地降低了計(jì)算的復(fù)雜程度,并應(yīng)用“狀態(tài)坐標(biāo)”算法,以純彎曲為例,對(duì)循環(huán)加載彎曲應(yīng)力和回彈變化規(guī)律進(jìn)行了研究。H.Z.Li等對(duì)管材繞彎回彈進(jìn)行了研究,通過(guò)對(duì)管材繞彎回彈進(jìn)行分析,認(rèn)為管材繞彎回彈角由彎曲段和過(guò)渡段兩部分組成,從而建立了管材繞彎回彈角計(jì)算的解析模型,運(yùn)用實(shí)時(shí)測(cè)量的彎矩來(lái)計(jì)算回彈角。胡忠等對(duì)中頻感應(yīng)加熱彎管回彈進(jìn)行了研究,通過(guò)對(duì)中頻感應(yīng)加熱推彎大口徑鋼管的回彈進(jìn)行分析,將總回彈角分為前導(dǎo)區(qū)、彎曲區(qū)和夾持區(qū)3個(gè)部分的回彈,推導(dǎo)了各部分回彈角的計(jì)算公式,從而可以計(jì)算中頻感應(yīng)加熱彎制大口徑鋼管的回彈。張旭光運(yùn)用剛塑性有限元法模擬了數(shù)控彎管成形過(guò)程,得到彎曲過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)分布,以此為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)管數(shù)控彎曲過(guò)程及其回彈過(guò)程合理分析,將彎管的回彈分為彎曲段的回彈和過(guò)渡段的回彈兩個(gè)部分,建立了回彈預(yù)測(cè)的解析模型,運(yùn)用解析法對(duì)數(shù)控彎管回彈進(jìn)行了研究。AlyEl-Domiaty對(duì)鋁合金T形截面梁拉彎成形回彈進(jìn)行了研究,討論了不同拉力對(duì)鋁合金T形截面梁拉彎成形回彈的影響。謝漢波對(duì)帽形鋼型材大曲率半徑彎曲回彈進(jìn)行了研究,推導(dǎo)了該型材壓彎回彈計(jì)算公式,并將該公式用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),取得了滿意的效果。錢(qián)志平等對(duì)導(dǎo)軌型材拉彎回彈進(jìn)行了研究,研究中將卸載后的角度回彈分為兩部分,即彎矩卸載產(chǎn)生的回彈和拉力卸載產(chǎn)生的回彈,推導(dǎo)了汽車(chē)車(chē)門(mén)中導(dǎo)軌零件拉彎成形的回彈計(jì)算公式。雖然基于Hill塑性彎曲精確數(shù)學(xué)理論的回彈解析研究相對(duì)于基于Ludwik塑性彎曲工程理論的回彈解析研究的精度有所提高,但是由于實(shí)際的彎曲過(guò)程是一個(gè)同時(shí)包含幾何非線性、材料非線性和邊界條件非線性的非常復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程,而回彈過(guò)程雖然是卸載過(guò)程,但是卸載過(guò)程中可能出現(xiàn)反向加載現(xiàn)象,其復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈性結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算,因此,用傳統(tǒng)的解析方法在求解彎曲回彈問(wèn)題時(shí)都作了大量的假設(shè)和簡(jiǎn)化,這就給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)很大誤差。為了能夠比較準(zhǔn)確的研究彎曲回彈問(wèn)題,人們不得不尋求其它方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性成形理論的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)已成為研究彎曲回彈問(wèn)題的強(qiáng)有力工具,其中主要是運(yùn)用有限元數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)彎曲回彈問(wèn)題進(jìn)行研究。2單元化單元計(jì)算在彎曲回彈的有限元模擬研究中,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這一領(lǐng)域作了很多工作,在材料模型、單元模型、求解過(guò)程、非線性算法和接觸摩擦處理等方面都取得了很大的進(jìn)展。在材料模型方面,由于要考慮彎曲成形的彈性成分,必須采用彈塑性材料模型。有限元模擬的精度很大程度上取決于材料的本構(gòu)關(guān)系能否真實(shí)地反映材料的真實(shí)特性。對(duì)于經(jīng)預(yù)加工或軋制而成的坯料,其面內(nèi)呈現(xiàn)明顯的各向異性,因此采用一種能夠充分表征面內(nèi)各向異性的彈塑性材料模型十分重要。Hill的各向異性材料本構(gòu)關(guān)系能夠很好地反映坯料的特點(diǎn),是目前使用最為廣泛的坯料本構(gòu)關(guān)系。胡平提出了可反映塑性變形導(dǎo)致材料模量軟化并能由正交性法則向非正交性法則光滑過(guò)渡的彈塑性有限變形流動(dòng)理論。Barlat提出能夠合理描述具有較強(qiáng)織構(gòu)各向異性金屬板材屈服行為的非二次型面內(nèi)各向異性本構(gòu)關(guān)系。李雪春等利用自主開(kāi)發(fā)的二維彈塑性有限元程序?qū)型自由彎曲回彈進(jìn)行了模擬,研究中分別采用線性硬化模型和彈塑性冪次硬化模型,考慮彈性模量的變化,研究結(jié)果表明材料的硬化模型直接影響回彈模擬精度,采用隨塑性變形而發(fā)生變化的彈性模量,模擬精度可以得到很大程度的提高。在單元模型方面,對(duì)于彎曲回彈問(wèn)題,可以采用修正膜單元、實(shí)體單元和殼單元進(jìn)行計(jì)算。所謂修正膜單元就是考慮膜單元的彎曲效應(yīng),用彎曲應(yīng)力修正膜應(yīng)力,采用修正膜單元計(jì)算效率較高,但是計(jì)算精度較低。采用實(shí)體單元計(jì)算,對(duì)于厚度較大的零件,精度和效率都比較高,但是對(duì)于厚度較小的零件,為了避免剛度矩陣的奇異,往往要求單元?jiǎng)澐趾苊?這就導(dǎo)致計(jì)算效率很低。因此對(duì)于彎曲回彈問(wèn)題,特別是薄壁件彎曲回彈問(wèn)題,目前一般采用殼單元,如Mindlin殼單元、退化殼單元等進(jìn)行模擬。Mindlin殼單元理論上是按三維實(shí)體處理,計(jì)算效率較低,而退化殼單元將三維實(shí)體單元退化為二維板殼單元,計(jì)算效率較高,因此取得了廣泛的應(yīng)用。張衛(wèi)東等根據(jù)板料成形過(guò)程的特點(diǎn),提出一種用于板料成形分析的新單元模型——三維限制自由度單元模型,這種單元既沒(méi)有膜單元不能考慮橫向剪應(yīng)力的缺點(diǎn),也不受殼單元對(duì)于局部大轉(zhuǎn)角的限制,同時(shí)克服了體單元解決板殼結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)剛度矩陣奇異的缺點(diǎn)。在求解過(guò)程方面,回彈一般采用兩種求解方法:一種方法為無(wú)模法,即在成形結(jié)束時(shí),去除模具代之以接觸反力,然后進(jìn)行迭代計(jì)算,直到接觸力為零,無(wú)模法適用于成形零件形狀比較簡(jiǎn)單,卸載過(guò)程零件與成形模具接觸邊界條件的非線性較弱或者沒(méi)有明顯脫離過(guò)程的情況;另一種方法為有模法,即在成形結(jié)束時(shí),讓模具反向運(yùn)動(dòng),直到凸模完全與坯料脫離為止,有模法適用于成形零件形狀比較復(fù)雜,卸載過(guò)程零件與成形模具間存在明顯的非線性接觸邊界條件或者有明顯脫離過(guò)程的情況。AbelSantos對(duì)這兩種求解方法進(jìn)行了對(duì)比,研究表明兩種方法計(jì)算結(jié)果區(qū)別不大。在求解算法方面,過(guò)去對(duì)回彈過(guò)程多采用與成形過(guò)程相同的算法,即成形-回彈全過(guò)程均采用同一算法,常用的有動(dòng)力顯式算法和靜力隱式算法。動(dòng)力顯式算法在求解大型成形問(wèn)題時(shí)計(jì)算效率高、穩(wěn)定性好,但用于回彈計(jì)算時(shí)效率低,所用機(jī)時(shí)往往數(shù)倍于成形計(jì)算;靜力隱式算法在求解大型成形問(wèn)題時(shí)效率低、收斂性差,但求解回彈問(wèn)題時(shí)其效率較高,因此,目前一般都采用動(dòng)-靜力聯(lián)合算法求解回彈問(wèn)題。動(dòng)-靜力聯(lián)合算法的基本過(guò)程是:以動(dòng)力顯式算法求解成形過(guò)程,然后將成形過(guò)程結(jié)束時(shí)的零件信息作為輸入文件運(yùn)用靜力隱式算法計(jì)算回彈。汪晨等分析比較了幾種板材回彈計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn),認(rèn)為用靜態(tài)隱式算法計(jì)算回彈較為合適,然后以MARC為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了二維、三維彎曲回彈計(jì)算,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算的可靠性。在接觸摩擦處理方面,包括接觸面的判斷、接觸力的計(jì)算和摩擦力的計(jì)算。接觸面的判斷對(duì)于動(dòng)態(tài)接觸的成形問(wèn)題十分重要,Z.H.Zhong針對(duì)二維和三維成形問(wèn)題提出了比較實(shí)用的搜索算法HITA,Belytschko等首次提出了彈球算法,后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn),提出了適用于薄殼結(jié)構(gòu)的裂變彈球方法。接觸力的計(jì)算現(xiàn)在常用的有兩種方法:拉格朗日乘子法和罰函數(shù)法,拉格朗日乘子法是在能量泛函很小的情況下滿足接觸點(diǎn)互不穿透的邊界條件,增加了系統(tǒng)的自由度,需要采用疊代計(jì)算求解方程,一般適用于隱式算法;罰函數(shù)法不會(huì)增加系統(tǒng)的自由度,計(jì)算效率較高,在顯式算法中比較常用。摩擦力的大小對(duì)彎曲成形有顯著影響,目前一般是基于庫(kù)侖摩擦定律計(jì)算摩擦力,為了計(jì)算的穩(wěn)定性,通常將階躍變化的摩擦力-相對(duì)速度曲線修正為按一定規(guī)律連續(xù)變化的光滑曲線。胡平等在自主研制的板材沖壓成形分析軟件KMAS中,引入三維退化曲殼單元模型,采用可以考慮凹、凸模間隙變化的雙面接觸算法以及回彈處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)了厚鈑金件壓彎翻邊回彈計(jì)算。由于彎曲回彈過(guò)程是卸除模具約束后的應(yīng)力自平衡過(guò)程,因此,卸載后的應(yīng)力狀態(tài)的正確與否決定著回彈量計(jì)算的精度。You-MinHuang、FarhangPourboghrat和LongWuWu都研究了卸載后的應(yīng)力分布對(duì)V形彎曲和U形彎曲回彈的影響。G.Y.Li等認(rèn)為成形過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)精度是影響回彈計(jì)算精度的關(guān)鍵因素,為了獲得較高的計(jì)算效率,回彈計(jì)算可以采用與成形過(guò)程相同的算法——?jiǎng)恿︼@式算法,通過(guò)控制模具運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)回彈的精確計(jì)算,同時(shí)作者提出,為了在實(shí)際應(yīng)用中方便地獲得回彈值,可以采用正交回歸分析方法建立回彈與各影響參數(shù)的顯式關(guān)系式以快速獲得回彈值。很多國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用商用有限元軟件對(duì)彎曲回彈進(jìn)行了大量研究。孟會(huì)林等基于彈塑性有限元法,利用大型通用商用有限元軟件ANSYS模擬了板材成形與回彈過(guò)程,得到了成形過(guò)程任意時(shí)刻各處的應(yīng)力值和應(yīng)變值以及卸載后的回彈值,實(shí)驗(yàn)證明計(jì)算結(jié)果與實(shí)際成形結(jié)果基本一致。栗振斌利用商用有限元軟件ANSYS對(duì)薄壁管數(shù)控彎曲回彈進(jìn)行了研究,該研究中提出采用過(guò)彎法實(shí)現(xiàn)數(shù)控彎管回彈補(bǔ)償。FrodePaulsen等利用商用有限元軟件MARKK5.2對(duì)鋁合金方管的繞彎和拉彎回彈進(jìn)行了研究,得到結(jié)論在彎管前對(duì)管子預(yù)拉伸可以減小彎管的回彈。邵鵬飛等利用動(dòng)力顯式有限元分析程序MSC/DYTRA模擬了板材成形及回彈過(guò)程,作者提出“位移描述-結(jié)點(diǎn)修正”法優(yōu)化模具尺寸,即以回彈量為依據(jù),通過(guò)反向位移補(bǔ)償及插值算法對(duì)模具網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)進(jìn)行修正,經(jīng)過(guò)反復(fù)迭代計(jì)算,最終可獲得生成理想形狀零件所必需的模具尺寸。彎曲回彈的影響因素很多。謝暉探討了回彈的產(chǎn)生機(jī)理,運(yùn)用有限元模擬方法,系統(tǒng)地研究了彎曲曲率半徑、摩擦系數(shù)、拉延筋、壓邊力、板材厚度和材料性能等因素對(duì)沖壓件回彈的影響,研究結(jié)果表明壓邊力對(duì)回彈的抑制效果最為明顯,其次是拉延筋。S.W.Lee等采用有限元法,結(jié)合Taguchi正交設(shè)計(jì)方法,就U形件成形中的幾個(gè)因素對(duì)回彈計(jì)算的影響進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明單元尺寸和圓角處單元密度對(duì)回彈計(jì)算結(jié)果影響最大。張曉靜等對(duì)板材成形回彈模擬計(jì)算的研究進(jìn)行了比較全面的總結(jié),從成形過(guò)程模擬和回彈計(jì)算兩方面系統(tǒng)分析了影響回彈模擬準(zhǔn)確性和收斂性的主要因素及改進(jìn)方向,并進(jìn)一步討論了模具設(shè)計(jì)中回彈的補(bǔ)償算法。在將有限元模擬方法應(yīng)用于研究彎曲回彈問(wèn)題后,彎曲回彈問(wèn)題的研究取得了很大進(jìn)展,但是由于在研究中往往引入了一些假設(shè),這就需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究結(jié)果的正確性和可靠性。實(shí)驗(yàn)研究可以獲取某種具體的材料在一定工藝條件下的彎曲回彈數(shù)據(jù),從而建立該實(shí)際彎曲的回彈數(shù)據(jù)庫(kù),用以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。3回彈補(bǔ)償方法對(duì)彎曲回彈研究的目的是能夠很好地控制回彈,發(fā)展彎曲精確成形技術(shù)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在彎曲回彈的控制方面做了大量的工作,但是這些研究基本上都是基于實(shí)驗(yàn)對(duì)某種具體的材料在一定工藝條件下的彎曲回彈控制進(jìn)行研究,零件的形狀和彎曲工藝不同,可以選用回彈控制的具體措施也不同。但是總的來(lái)說(shuō),彎曲回彈的控制方法主要有過(guò)彎法、模具補(bǔ)償法、拉彎法和加壓校正法等。過(guò)彎法和模具補(bǔ)償法是根據(jù)彎曲成形零件卸載后的回彈趨勢(shì)和回彈量的大小,通過(guò)幾何補(bǔ)償回彈的方法,過(guò)彎法是通過(guò)改變凸模行程,使得零件得以過(guò)量彎曲,借此使得回彈后的零件形狀符合精度要求的補(bǔ)償方法,而模具補(bǔ)償法則是在模具設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先考慮彎曲件的回彈,修改模具尺寸,使得生產(chǎn)出的彎曲件在回彈之后精度達(dá)到預(yù)期要求。對(duì)于自由彎曲,一般可以采用過(guò)彎法實(shí)現(xiàn)回彈補(bǔ)償,對(duì)于閉式彎曲,往往需要將兩者很好的結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)回彈的補(bǔ)償。拉彎法是在零件彎曲時(shí)施加拉力,改變彎曲零件的應(yīng)力狀態(tài)和分布情況,使得彎曲中性層內(nèi)移,減小卸載后內(nèi)外層回彈迭加的趨勢(shì),從而可以顯著減小彎曲回彈。加壓校正法是在彎曲過(guò)程結(jié)束后以附加壓力校正彎曲變形區(qū),使得受壓區(qū)沿切向產(chǎn)生拉伸變形,卸載后拉壓兩區(qū)的回彈趨勢(shì)相抵,可減少回彈。對(duì)于曲率很小的彎曲件,由于彎曲件塑性變形不充分,回彈很大,采用過(guò)彎法和模具補(bǔ)償法不能很好地控制彎曲件各段回