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在双曲铝单板的钣金加工过程中,边界条件的设置是极为关键的,它主要包括控制模具和板料的运动及摩擦。对于蒙皮拉伸数值模拟来说,其边界条件的主要作用对象是夹钳区域的加载轨迹,加载轨迹的优劣直接影响到数值模拟的好坏。 根据蒙皮拉伸的实际成形工艺的三个阶段,在Abaqus有限元仿真过程中通常被简化为两个阶段,其中将实际成形工艺过程中的包覆阶段分属于预拉伸和拉伸阶段,并始终保持模具不动,只依靠夹钳区域的运动轨迹带动板料做相对运动。
预拉伸——模具保持不动,左、右夹钳夹住板料,分别同时水平向外并垂直向下拉伸的量,使得板料进入屈服状态并基本包覆模面。 拉伸——模具依然保持不动,令夹钳绕拉伸筒缸端面中心旋转,始终保持夹钳的拉伸方向与模面相切,并保持对板料的拉伸力。为了使板料与模具侧面贴合,加载轨迹的直线与板料平面的夹角<90°,这就意味着夹钳区域的加载方向与板料所受拉伸力的方向相反,因此,板料无法始终保持处于拉伸状态,其结果就是板料松弛、顶部突起。虽然随着加载的进行,板料才有可能贴合模具,但该数值模拟已经失真,其过程及结果无法令人信服,失去了有限元仿真的意义。
双曲钣金在拉伸阶段,夹钳区域的加载轨迹通常选择为直线,这么做的好处是加载轨迹的路径容易确定,对于模面曲率较小且模具侧面不需要贴模的情况,该方法的数值模拟过程及结果都较为真实。但是,对于模具侧面也需要部分贴模的情况,该方法的弊端就显现出来了。按照传统加载轨迹和改进后的加载轨迹分别进行了数值模拟,通过对比两种加载轨迹的仿真过程及结果,证实了改进后的加载轨迹使得蒙皮拉伸数值模拟过程更加真实,且结果更加可靠。