一种塑性成形摩擦特性测算方法

摘要

一种塑性成形摩擦特性测算方法，属于摩擦学领域。本发明的测算方法按以下步骤实现：(1)试件准备(2)实验(3)结果测试(4)建立数值分析模型(5)数值计算(6)计算结果处理。本发明可以避开塑性加工摩擦的诸多影响因素，直接得出各种成形条件下摩擦切应力分布规律，为塑性成形理论分析及数值模拟提供更切合实际的边界条件，使理论分析和数值模拟的结果对塑性成形生产领域更具有指导作用。

主权项

一种塑性成形摩擦特性测算方法，步骤如下，其特征在于：(1)试件准备制备一种矩形截面或者圆截面柱体试件，在与工具接触的试件表面上蚀刻形状规则的网格，网格上线条的交叉点称为网格的“结点”；(2)实验将准备好的试件在两块平行平板之间进行镦粗使之产生一定的塑性变形，铅垂方向为加载方向；(3)结果测试采用网格分析仪精确测试不同压下量条件下，试件变形后接触端面上各结点的位移值；(4)建立数值分析模型建立与试件相符的弹塑性或者刚塑性有限元数值分析模型，弹塑性有限元分析模型{K^ep}{Δu}＝{ΔF}式中{K^ep}——计算模型的弹塑性刚度矩阵，{Δu}——计算模型的节点位移增量向量，{ΔF}——计算模型的节点力增量向量，刚塑性有限元分析模型式中{K^ep}——计算模型的弹塑性刚度矩阵，——计算模型的节点速度向量，{F}——计算模型的节点力向量，该模型离散化后端面上的“结点”位置与试件端面上网格“节点”相一致；(5)数值计算如果研究对象为有加工硬化的材料或变形过程，既可采用弹塑性有限元模型，亦可采用刚塑性有限元模型，如果研究对象为无加工硬化材料或变形过程，须采用刚塑性有限元模型，采用弹塑性有限元模型时，将镦粗时测得的试件接触表面各结点水平位移和高度方向上的压下量值以增量的形式，作为边界条件引入并运行相应的弹塑性有限元分析模型，求得模型接触端面上各节点力分量增量，累计叠加得到相应的节点力分量，采用刚塑性有限元模型时，将测得的试件接触表面各节点水平位移和镦粗时高度方向上的压下量值换算为速度分量，作为边界条件引入并运行相应的刚塑性有限元分析模型，求得模型接触端面上各节点力分量，由于试件与有限元模型的一致性，模型上的“节点”力分量即为试件上相应的“结点”力分量，其中，接触面上铅垂方向的节(结)点力分量为正压力所致，水平方向的节(结)点力分量即为由于摩擦形成的节(结)点力分量；(6)计算结果处理按照有限元理论提供的节(结)点力计算方法，进行逆向运算，获得正压力及摩擦切应力的分布规律，并根据这些规律，归纳、拟合出相应变形条件下的摩擦力数学模型。