【作 者】王彥東;趙志國;鐘娟;史丹丹

　　【引 言】

　　板材成形性能是指金屬板材在沖壓成形工藝中的多種適應能力，如抗破裂性、貼模性和定形性等，其中，抗破裂性是左右板料成形能否成功的最重要因素。成形極限圖（Forming limitdiagram-FLD）是在金屬板料塑性成形中判斷板料成形成功與失敗的一個重要判據。已經成為金屬板材成形加工領域不可或缺的得力工具。在利用有限元仿真方法進行沖壓工藝優(yōu)化、汽車鈑金零件選材等方面有著重要的應用?，F在普遍認為材料成形極限圖是在 1965 年 Keeler 在同年五月份的 SAE 報告中提出來的 [1]，在 1968 年由 Goodwin 做了補充和完善[2]。Keeler 等將主應變跟次應變描繪在坐標系中，更加直觀的表示了不同應變路徑下的材料極限應變狀態(tài)。后來 Goodwin 發(fā)現，板材在沖壓成型過程中還存在明顯的拉壓狀態(tài)，在此基礎上提出了拉壓狀態(tài)下材料的成形極限，也就是成形極限圖的左半部分，并與 Keeler 的研究成果結合，得到了完整的成形極限圖。由于當時實驗條件的限制，描繪在成形極限圖上的應變對比較離散，提出用具有一定寬度的帶狀區(qū)域來表示[3]。

　　目前，實驗室普遍采用 Nakajima 等提出的半球形鋼模脹形法和 Marciniak 等提出的平沖頭鋼模脹形法。Nakajima 法沖頭前端為光滑的鋼制半圓球 [4]，通過不同寬度的試樣得到不同應變路徑下的極限應變，該方法的缺點也十分明顯，采用 Nakajima法進行試驗時試樣會發(fā)生彎曲，產生一定的厚向應力，而且會造成平面應變狀態(tài)點位置與理論值發(fā)生偏離，這是因為在試驗剛開始半球形凸模與試樣接觸時，應變路徑為雙向等拉伸狀態(tài)。

　　由于沖頭與試樣直接接觸，試驗結果受摩擦力影響較大，潤滑方式不理想的情況下很難得到預期的結果。Marciniak 等通過改進提出了利用圓柱形平沖頭進行試驗的方法[5]，變形集中的位置不存在摩擦力和厚向應力的影響，得到的結果更接近理論值，存在的問題是試樣容易從邊緣開裂，試驗成功率較低。在板材成形測試中，不同檢測室采用不同的方法做出來的結果往往相差很大，這是由于對能夠明顯影響試驗結果的因素各個實驗室采取的方法不盡相同，其中試樣的對中度對試驗結果的影響比較明顯，試樣的中心偏離沖頭的中心時，應變路徑會偏離預先設定的位置，得到的結果不能代表材料的真實性能，甚至會因應力集中導致試樣在壓邊圈處撕裂造成數據缺失，增加了實驗的成本。

　　【意義】

　　本文提出的板材成形對中方法結構簡單，可更換前端對中塊以適用于不同尺寸和類型的試樣，使用起來方便靈活，可有效解決薄板類材料在成形極限曲線測試、拉深性能檢測等試驗中試樣無法對中導致試樣提前開裂和得到的結果出現偏差的問題，為優(yōu)化試驗方法提供了重要的參考依據，同時極大地提高了檢測的效率和準確性，節(jié)約了試驗成本，具有很高的實用意義。

　　以下是正文：