高速动车组车体铝合金板材成形过程力学性能研究

研究的目的与意义： 高强度铝合金板材的冲压弯曲实验是一项既费时又费力且成本高昂的实验。因此，在实验前采用有限元方法对高强度铝合金板材的冲压弯曲实验进行数值模拟，显得尤为必要。通过有限元分析的结果，可以指导高强度铝合金板材的冲压弯曲实验，显著减少实验方案的数量，以较低的成本完成实验，并低成本地获得铝合金板材的基本数据。尽管有限元技术在中国的金属成形领域已广泛应用，但有限元分析结果的准确性不仅取决于所采用的软件和有限元模型的合理性，还与被模拟实体的材料本构关系的准确性密切相关。

本研究针对高强度的铝合金板料，探讨了V形折弯的回弹角度随板料厚度、弹性模量以及硬化指数增大而降低的现象。在折弯深度很小的条件下，润滑条件对回弹基本没有影响；而在折弯深度较大的情况下，回弹随着润滑因数的增大而缓慢减小。模拟研究结果的可信度依赖于主机厂提供的铝合金板材的材料本构关系，通过材料的拉伸实验获得的基本材料性能参数，为高强度铝合金板材的冲压弯曲实验模拟提供了必要的实验参考数据。

研究内容： 根据项目申请书中的技术方案，首先使用CATIA软件完成了铝合金板料V形折弯和高速列车头车蒙皮铝合金外板的三维曲面建模。建模完成后，应用AutoForm软件对所绘制的三维数模进行了力学性能分析，得到了多种参数，如铝合金板材的弹性模量、硬化指数、厚度以及润滑系数对V形折弯回弹量的影响规律。其次，采用柔性多点拉形技术，重点研究了不同板料冲压后拉延角度回弹变化以及减薄率的分布。

研究结论： 对于高强度的铝合金板料，V形折弯的回弹角度随板料厚度、弹性模量以及硬化指数的增大而降低。在折弯深度很小的条件下，润滑条件对回弹基本没有影响；而在折弯深度较大的情况下，回弹随着润滑因数的增大而缓慢减小。在拉延成形过程中，板材边缘的回弹量相对较大，而板材中间区域由于变形量较小，自然回弹量也较小。板料的减薄率同样遵循这一规律，即板材边缘的减薄率相对较大，而板材中间区域的减薄率相对较小。

研究的目的与意义: 高强度铝合金板材的冲压弯曲实验是一项费时费力费资金的实验,因此,为了降低实验成本，在进行实验之前，很有必要采用有限元方法对高强度铝合金板材的冲压弯曲实验进行数值模拟，用有限元分析的结果指导高强度铝合金板材的冲压弯曲实验，从而大大地减少实验方案数量，以较小的成本完成高强度铝合金板材的冲压弯曲实验，低成本地获得铝合金板材的基本数据。虽然有限元技术在中国的金属成形领域已得到了广泛应用，然而，有限元分析的结果，除了与所采用的软件和有限元模型的合理性有很大关系外，被模拟实体的材料本构关系的准确性也至关重要。本报对于高强度的铝合金板料，V形折弯的回弹角度随板料厚度、弹性模量以及硬化指数增大而降低，折弯深度很小的情况下，润滑条件对回弹基本没有影响，折弯深度较大时，回弹随着润滑因数的增大而缓慢减小。告模拟研究结果的可信度是以主机厂所提供的铝合金板材的材料本构关系为基础的，通过材料的拉伸实验获得最基本的材料性能参数，为高强度铝合金板材的冲压弯曲实验模拟提供必要的实验参考数据。研究内容: 根据项目申请书中的技术方案，首先应用CATIA软件，完成了铝合金板料V形折弯和高速列车头车蒙皮铝合金外板的三维曲面建模。以上内容完成后，应用AutoForm软件对所绘制的三维数模进行了力学性能分析，得到多种参数，如铝合金板材的弹性模量、硬化指数、厚度以及润滑系数对V形折弯回弹量的影响规律。其次，采用柔性多点拉形技术，重点研究不同板料冲压后拉延角度回弹变化以及减薄率的分布。研究结论: 对于高强度的铝合金板料，V形折弯的回弹角度随板料厚度、弹性模量以及硬化指数增大而降低，折弯深度很小的情况下，润滑条件对回弹基本没有影响，折弯深度较大时，回弹随着润滑因数的增大而缓慢减小。 对于高强度的铝合金板料，拉延成形过程中，板材边缘的回弹量相对交大，而板材中间区域因为变形量较小，自然回弹量也较小。板料的减薄率同样具有以上规律，即板材边缘的减薄率相对交大，而板材中间区域的减薄率相对较小。