两种强化模型在拉伸筋阻力计算中的比较*曹颖，胡平,李大永（吉林大学汽车覆盖件成形技术研究所长春130025）摘要将等向强化模型与运动强化模型分别引入逐级更新Langrange有限元列式，采用八节点平面应变单元，对拉伸筋阻力进行了数值计算，并将两种模型的计算结果进行了比较与讨论。关键词等向强化模型运动强化模型U.L.有限元法拉伸筋阻力中国图书资料分类法分类号TG386在板材冲压成形过程中，在压边圈或凹模表面设置拉伸筋是改善成形工艺，提高成形质量的有效措施。拉伸筋提供的进料阻力对控制板料流动起着重要的作用，所以拉伸筋是冲压模具设计中的一个重要组成部分。近年来，板材冲压成形的有限元模拟技术取得了很大进展。但是如果在板材成形过程中连同压边圈上的拉伸筋一同进行数值模拟，由于拉伸筋相对于冲头尺寸很小，势必要细分网格，使计算工作量大大增加。因此，需要将拉伸筋简化为等效模型，单独进行拉伸筋阻力的计算，向冲压成形过程的三维有限元模拟提供拉伸筋阻力曲线。对拉伸筋作用的有限元数值模拟，是一个十分复杂的几何、物理及边界摩擦三重非线性问题。目前，已经有一些学者利用有限元方法计算拉伸筋阻力。N.Triantafyllidis[1]等采用TotalLagrange有限元方法和一种壳单元模型模拟了板材在拉伸筋处的变形过程，得到了拉伸筋阻力曲线[1]；T.H.Choi[2]则采用平面四边形单元并结合UpdateLagrange有限元方法进行数值模拟；而Sunaga和Makinouchi[3,4]则采用了平面应变四节点单元和求解瞬态持续平衡方程方法进行了类似的研究。吴建平等[5]采用了由四节点平面应变单元退化而成的二节点线单元，U.L.有限变形弹塑性有限元方法研究了板材成形中直拉伸筋的作用。这些研究中采用的材料强化模型都是等向强化模型，然而，板材通过拉伸筋过程要经过几次弯曲与反弯曲变形，必然存在着Bauschinger效应[6]。因此，为了更好地反映板材在拉伸筋处的变形特点，本文将Tvergaard[7]提出的有限变形情况下的运动强化J2F理论引入U.L.弹塑性有限元列式，建立了拉伸筋阻力计算模型，对拉伸筋阻力进行了计算，并与Nine[8]的经典拉伸筋实验结果以及采用等向强化J2F理论的计算结果进行了比较与讨论。1理论模型：1.1强化法则当材料达到初始屈服以后，如果继续加载，屈服面要随着材料的进一步塑性变形面发生变化。强化规律就是屈服面的大小、形状和位置的变化规律。如果在加载过程中，屈服面向各个方向均匀地扩张，其中心、形状及其在应力空间的方位均保持不变，如...
