图2-6 主应力状态图在一般情况下，变形毛坯内各质点的变形状态是不相同的。一点的应变状态可用一个平行六面体来表示，每个面上有一个正应变、两个切应变，共9个应变分量，经叠加刚性转动可使切应变互等，则仅有6个独立的应变分量。用主坐标系表示质点的应变状态，即单元体上仅有正应变，而无切应变；换言之，仅承受拉伸或压缩，而无角变形。图2-7 主应变状态图......
2023-06-26
拉深变形中毛坯的应力应变分析
【摘要】：根据拉深过程中毛坯各部分的应力状况的不同，将其划分为五个部分。图4-34所示为圆筒形件在拉深过程中的应力与应变状态。以后σ1max又随着拉深的进行逐渐减小。综合以上分析可知，拉深时毛坯各区的应力、应变是不均匀的，且随着拉深的进行时刻在变化，拉深件的壁厚也是不均匀的。
拉深过程中，毛坯各部分所处的位置不同，它们的变化情况也不同。根据拉深过程中毛坯各部分的应力状况的不同，将其划分为五个部分。
图4-34所示为圆筒形件在拉深过程中的应力与应变状态。
（1）平面凸缘部分———主要变形区 在模具作用下，凸缘部分产生了径向拉应力σ1和切向压应力σ3。在板料厚度方向，由于模具结构多采用压边装置，则产生压应力σ2。该压应力很小，一般小于4.5MPa，无压边圈时，σ2=0。该区域是主要变形区，变形最剧烈。拉深所做的功大部分消耗在该区材料的塑性变形上。
（2）凸缘圆角部分———过渡区 圆角部分材料除了与凸缘部分一样，受径向拉应力σ1和切向压应力σ3，同时，接触凹模圆角的一侧还受到弯曲压力，外侧则受拉深应力。弯曲圆角外侧是σ1max出现处。凹模圆角相对半径rd/t越小，则弯曲变形越大。当凹模圆角半径小到一定数值（一般rd/t<2）时，就会出现弯曲开裂，故凹模圆角半径应有一个适当值。
（3）筒壁部分———传力区 筒壁部分可看做是传力区，是将凸模的拉应力传递到凸缘，变形是单向受拉，厚度会有所变薄。
图4-34 圆筒形件在拉深过程中的应力与应变状态
σ1、ε1———径向应力和应变σ2、ε2———轴向（厚度方向）应力和应变 σ3、ε3———切应力和应变
（4）底部圆角部分———过渡区 这部分材料承受径向拉应力σ1和切向压应力σ3，并且在厚度方向受到凸模的压力和弯曲作用。在拉、压应力的综合作用下，这部分材料变薄最严重，故此处最容易出现拉裂。一般而言，在筒壁与凸模圆角相切的部位变薄最严重，是拉深时的“危险断面”。
（5）圆筒件底部———小变形区 圆筒件底部材料始终承受平面拉伸，变形也是双向拉伸变薄。由于拉伸变薄会受到凸模摩擦阻力的作用，实际变薄很小，因此底部在拉深时的变形常忽略不计。
拉深过程中，σ1max总是出现在凹模圆角处，但不同的拉深时刻，它们的值也是不同的。开始拉深时，随着毛坯凸缘半径的减小，σ1max增大；当拉深进行到Rt=（0.8～0.9）R0（Rt为t时刻凸缘半径，R0为原始凸缘半径）时，σ1max出现最大值，此时最容易产生“危险断面”的断裂。以后σ1max又随着拉深的进行逐渐减小。
拉深过程中，越靠近毛坯边缘，σ3越大，所以σ3max总是出现在毛坯最外缘处，其大小只与材料有关，σ3max=1.1σm（σm为凸缘变形区平均变形抗力）。但随着拉深的进行，材料加工硬化加大，σm增加，σ3max呈递增趋势，这种变化会增加凸缘起皱的危险。
综合以上分析可知，拉深时毛坯各区的应力、应变是不均匀的，且随着拉深的进行时刻在变化，拉深件的壁厚也是不均匀的。拉深时，凸缘区在切向压应力作用下可能产生“起皱”，筒壁传力区上的危险断面可能被“拉裂”，这是拉深工艺能否顺利完成的关键所在。
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