開(kāi)題報(bào)告-SUS304不銹鋼薄板微彎曲數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

1、.SUS304不銹鋼薄板微彎曲數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究摘要：隨著微型化制造技術(shù)的快速發(fā)展，金屬微塑性成形技術(shù)在微小零件生產(chǎn)制造過(guò)程中已變得越來(lái)越重要，并對(duì)加工工藝、加工設(shè)備、產(chǎn)品的成形精度提出了更高的要求。微塑性成形技術(shù)不但繼承了傳統(tǒng)塑性成形工藝的高生產(chǎn)率、低材料耗損、成品力學(xué)性能好、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，還將傳統(tǒng)塑性成形引入介觀尺度，使其在微機(jī)電系統(tǒng)和微系統(tǒng)技術(shù)等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的塑性成形相比，微塑性成形由于金屬板料尺寸的微小化，其成形過(guò)程中的力學(xué)特征和性能表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，材料的塑性行為發(fā)生變化，而傳統(tǒng)塑性成形技術(shù)及理論均不包含材料的尺度量，導(dǎo)致其不再適用微塑性成形工藝。微彎

2、曲作為微塑性成形工藝的重要組成部分，其在整個(gè)微細(xì)加工制造業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此研究介觀尺度下金屬板料的成形性能顯得尤為重要。本課題以SUS304不銹鋼薄板作為實(shí)驗(yàn)材料，分別對(duì)厚度為20m、50m、100m、200m、250m（采用3-5種熱處理方式）的金屬箔試樣進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，獲得金屬箔的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，為微彎曲數(shù)值模擬研究提供材料性能參數(shù)；基于傳統(tǒng)的塑形彎曲回彈理論與應(yīng)變梯度塑性理論，建立微尺度下彎曲回彈預(yù)測(cè)模型；設(shè)計(jì)一套典型的V型微彎曲模具，基于JP-504超精密伺服沖壓試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)，對(duì)SUS304不銹鋼薄板進(jìn)行微彎曲實(shí)驗(yàn)；數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合，研究晶粒尺寸、板料厚度以及相對(duì)厚

3、度對(duì)SUS304薄板彎曲回彈的影響規(guī)律，并結(jié)合相關(guān)理論分析各個(gè)因素對(duì)彎曲回彈影響的機(jī)理，為微塑性成形的工藝優(yōu)化和模具設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵字：SUS304，尺度效應(yīng)，微彎曲成形，彎曲回彈，數(shù)值模擬（1） 立項(xiàng)依據(jù)與研究?jī)?nèi)容1、項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)1.1研究意義近年來(lái)，隨著微納米技術(shù)的興起，金屬零件產(chǎn)品正朝著微型化發(fā)展，特別是在微電子產(chǎn)品、微系統(tǒng)技術(shù)以及微醫(yī)療器械等領(lǐng)域，促使這種以外形尺寸微小或運(yùn)作尺寸微小為特點(diǎn)的新型微細(xì)加工技術(shù)的誕生。微細(xì)加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品功能集成化和體積微型化于一體，這大大滿足了電子器械和醫(yī)療器械等領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品微型化的需求。微塑性成形技術(shù)作為微細(xì)加工技術(shù)的重要組成部分，不但繼承了傳統(tǒng)塑

4、性成形工藝的高生產(chǎn)率、低材料耗損、成品力學(xué)性能好、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，還將傳統(tǒng)塑性成形引入介觀尺度，使其在微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro Mechanical System，MEMS）和微系統(tǒng)技術(shù)（Micro-System Technology，MST）等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景11GEIGER M,MERKLEIN M,TOLAZZI M.Metalforming ensures innovation and future in EuropeC.Proceeding of the8th International Confer-ence on Technology of Plastic

5、ity.Verona,Italy,2005.。微彎曲成形作為微塑性成形的重要組成部分，其相關(guān)技術(shù)和理論的研究也日益受到國(guó)內(nèi)外研究工作者的重視。由于微塑性成形受到尺寸效應(yīng)的影響，致使傳統(tǒng)的金屬塑性成形規(guī)律已不再適用于微尺度塑性成形，目前還沒(méi)有適用于微小尺度塑性成形的理論基礎(chǔ)，使得微塑性成形的應(yīng)用受到一定程度的限制，而對(duì)于金屬板料微彎曲成形的彎曲回彈理論研究也相對(duì)較少。因此，本文對(duì)5種不同厚度的金屬板料進(jìn)行固溶處理，獲得不同的晶粒尺寸；通過(guò)單拉試驗(yàn)獲得金屬薄板的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，為微彎曲成形過(guò)程數(shù)值模擬研究提供可靠的材料性能參數(shù)；基于傳統(tǒng)的塑性彎曲理論，建立微塑性彎曲回彈預(yù)測(cè)模型，為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用

6、的定量分析提供可能性。金屬薄板微彎曲成形過(guò)程中，材料除了存在塑性變形還伴隨著彈性變形，此外，塑性變形區(qū)內(nèi)材料的塑性變形中還包含著彈性變形，彈性變形會(huì)在彎曲力矩卸載后會(huì)恢復(fù)至原來(lái)的形狀，使板料彎曲角與彎曲半徑發(fā)生改變，這就是回彈現(xiàn)象，回彈導(dǎo)致金屬板料的成形精度受到影響。回彈在彎曲過(guò)程中不可避免的，它受到諸多因素影響，傳統(tǒng)的塑性彎曲回彈因素包括材料的屈服強(qiáng)度、彈性模量、應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)、材料本身的幾何尺寸以及模具的幾何參數(shù)（模具圓角半徑，模具間隙，彎曲角）等。但對(duì)于微尺度下的金屬薄板彎曲成形，其成形過(guò)程中存在明顯的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，而傳統(tǒng)的塑性理論由于不含有尺寸量而不能描述這種尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，回彈量也表現(xiàn)出

7、明顯的尺度效應(yīng)，因此研究板料厚度以及晶粒尺寸對(duì)彎曲過(guò)程的回彈規(guī)律顯得尤為重要。本課題對(duì)SUS304不銹鋼薄板的微彎曲成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得各工藝參數(shù)、板料厚度、晶粒尺寸、成形速度對(duì)制件回彈量以及彎曲力的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)值模擬的成形工藝優(yōu)化。由于傳統(tǒng)的金屬塑性成形規(guī)律已不再適用于微尺度塑性成形，研究微塑性成形工藝設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，探索金屬微塑性成型技術(shù)特點(diǎn)，建立適合于微成形過(guò)程模擬的理論模型和模擬方法，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)值模擬的成形工藝優(yōu)化，對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)形狀復(fù)雜的高強(qiáng)度微細(xì)零件，實(shí)現(xiàn)微型產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型和產(chǎn)業(yè)化具有深遠(yuǎn)意義。1.2 同類研究工作國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及待解決的問(wèn)題1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)

8、的塑性成形理論未將尺寸效應(yīng)考慮在內(nèi)，因此它不能直接用來(lái)分析微成形過(guò)程中的金屬流動(dòng)和模具設(shè)計(jì)等問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)外一些研究工作者為解釋材料在微尺度下的成形規(guī)律，發(fā)展了一批新的理論模型。位錯(cuò)滑移是晶體塑性變形的基本物理機(jī)理，微成形工藝中所表現(xiàn)出的兩種不同的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象必定與金屬晶體內(nèi)的位錯(cuò)滑移密切相關(guān)。Geers等2 M.G.D. Geers, W.A.M. Brekelmans, P.J.M. Janssen, Size effects in miniaturized polycrystalline FCC samples: Strengthening versus weakening, Int

9、J Solids Struct 43(2006): 7304-7321. 2認(rèn)為材料單個(gè)晶粒的晶粒位向、晶粒大小、材料厚度方向的晶粒個(gè)數(shù)以及邊界約束條件等會(huì)對(duì)材料的尺寸效應(yīng)產(chǎn)生影響，其中最關(guān)鍵的是晶粒位向。針對(duì)第一類“越小越弱”尺寸效應(yīng)，U.Engel等3 U. Engel, R. Eckstein, Microforming - from basic research to its realization, J Mater Process Tech 125(2002): 35-44. 3提出了一個(gè)表面層模型，并基于該表面層模型提出了一個(gè)細(xì)觀有限元模型來(lái)預(yù)測(cè)這種效應(yīng)。當(dāng)試樣尺寸減小而其微觀結(jié)構(gòu)

10、保持不變時(shí)，試樣表面的晶粒數(shù)目與試樣內(nèi)部的晶粒數(shù)目之比隨之增加，由于試樣表面上的晶粒所受的約束比試樣內(nèi)部的晶粒小，并且位錯(cuò)無(wú)法在試樣表面塞積，從而使材料的加工硬化能力降低，導(dǎo)致材料流動(dòng)應(yīng)力下降，但該理論模型不能解釋當(dāng)厚度方向只有一個(gè)晶粒的情況。U.Engel44 U.Engel, M.Geiger. Simulation of Microforming Processes-An Advanced Approach Applying A Mesoscopic Model. ICIP. 2005. 在表面層模型的基礎(chǔ)上建立了 Mesoscopic（中尺度）模型。材料的塑性變形主要受晶粒的尺寸和晶粒

11、的位置影響，在該模型中，材料被劃分成單個(gè)晶粒并根據(jù)晶粒尺寸和位置的不同以及周圍晶粒的不同從而具有各自的性能。Fleck 和 Hutchison5,5 N.A. Fleck, G.M. Muler, M.F. Ashby, J.W. Hutchinson, Strain gradient plasticity: theory and experiment, Acta Matall. 42(1994): 475-487. 6 N.A. Fleck, J.W. Hutchinson, Strain gradient plasticity, Adv Appl Mech 33(1997): 295-36

12、1. 6將Toupin-Mindin簡(jiǎn)化的偶應(yīng)力理論推廣到了塑性變形領(lǐng)域，與經(jīng)典的J2形變理論結(jié)合，建立了唯象的應(yīng)變梯度偶應(yīng)力塑性理論，并采用位錯(cuò)理論對(duì)其細(xì)觀機(jī)理進(jìn)行了解釋。該理論中引入了一個(gè)材料特征尺寸常數(shù)稱為內(nèi)稟尺寸l，并利用旋轉(zhuǎn)梯度和傳統(tǒng)應(yīng)變重新定義了等效應(yīng)變。P.Picart7 J.F.Michel, P.Picart. Modelling the constitutive behavior of thin metal sheet using strain gradient theory. Journal of Materials Processing Technology. 2002

13、,125-126:164169.7基于應(yīng)變梯度塑性理論模擬了非常薄的板料中材料的本構(gòu)行為，并引入了內(nèi)稟長(zhǎng)度參數(shù)。采用只與積分點(diǎn)縱坐標(biāo)有關(guān)的插值矩陣計(jì)算在厚度方向上的每個(gè)積分點(diǎn)上的梯度，通過(guò)連續(xù)的迭代求解計(jì)算有效塑性應(yīng)變，給出了兩組彎曲的數(shù)值模擬的結(jié)果，結(jié)果表明采用新模型模擬得到的流動(dòng)應(yīng)力曲線與實(shí)驗(yàn)得到的流動(dòng)應(yīng)力曲線吻合很好。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，微彎曲成形存在著明顯的不同于宏觀彎曲成形規(guī)律的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。Raulea8L.V.Raulea, A.M.Goijaerts, L.E.Govaert, F.P.T.Baaijens. Size effects in the processing o

14、f thin metal sheets. Journal of materials processing technology. 2001, (115): 4448. 9L.V.Raulea, L.E.Govaert, F.P.T.Baaijens. Grain and specimen size effects in processing metal sheets. Proceedings of the 6thICTP. 1999: 1924. 8,9對(duì)1mm厚的鋁板進(jìn)行了彎曲實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)晶粒尺寸小于板料厚度時(shí)，隨著晶粒尺寸的減小，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度增大。當(dāng)板料厚度方向上只有一個(gè)晶粒時(shí)，屈服

15、強(qiáng)度隨著晶粒尺寸的增大而增大。Kals1010 T.A.Kals, Ralf Eckstein. Miniaturization in sheet metal working. Journal of Processing Technology. 2000, (103): 95101. 等通過(guò)彎曲實(shí)驗(yàn)研究了 CuNi18Zn20薄板成形中的尺寸效應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)晶粒尺寸較小時(shí)，隨著比例因子的減小，彎曲力減??；當(dāng)晶粒尺寸較大時(shí)，并沒(méi)有發(fā)生這種現(xiàn)象48-49。Gua11Springback behavior of brass in micro sheet formingJenn-Terng Gau,

16、Chris Principe, Miao Yu11等人設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的三點(diǎn)彎曲模具，通過(guò)對(duì)退火處理的黃銅箔進(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，以研究回彈量隨T/D(板厚/平均晶粒尺寸)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：板厚小于350m時(shí)，傳統(tǒng)的塑性彎曲回彈理論不再適用于黃銅箔回彈規(guī)律，其回彈量是相對(duì)厚度的T/D的函數(shù)，且回彈量隨著T/D的增大而減小，且當(dāng)T/D>1時(shí)，屈服強(qiáng)度隨T/D的減小而減小，T/D<1時(shí)，彎曲屈服強(qiáng)度和偏差隨著T/D的減小而增大。德國(guó)的Geige12 M. Geiger, A. Mebner, U. Engel. Design of microforming process一fundame

17、ntals,Material data and friction behaviorC. The 9th International Cold Forging Congress, Solihull, UK, 1995:69-74不知道那個(gè)是對(duì)的12教授等人采用三點(diǎn)彎曲模具對(duì)金屬箔進(jìn)行彎曲變形試驗(yàn)，研究了尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。研究結(jié)果表明：金屬箔板厚度與晶粒尺寸比是影響彎曲力的主要因素。當(dāng)金屬板厚度與晶粒尺寸相當(dāng)時(shí)，彎曲力隨著彎曲件尺寸的減小而增大，且回彈量隨著幾何因子的減小而增大；當(dāng)金屬板厚度明顯大于晶粒尺寸時(shí)，微彎曲過(guò)程中的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象類似于微拉伸尺寸效應(yīng)。M.H.Fu1313M.H. Fu, K.C

18、. Chan, W.B. Lee, L. K. Chan. Springback in the roller forming of integrated circuit leadframes. Journal of Materials Processing Technology. 1996, 3: 107111. 等設(shè)計(jì)了一懸臂式成形夾具，用來(lái)研究不同模具半徑、模具角度和模具間隙下鋼合金和銅合金的窄帶材回彈行為，研究結(jié)果表明：隨著模具半徑、模具角度和模具間隙等的增大，回彈增大，各向異性將導(dǎo)致材料各方向上不同的回彈行為。Chan114Chan K C, Wang S H. The Grain S

19、hape Dependence of Springback of Integrated Circuit Leadframes. Material Science and Engineering. 1999, A270: 323329. 4提出了一平面應(yīng)力的松弛約束模型，其中考慮了晶體組織和晶粒形狀等因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管模型預(yù)測(cè)的趨勢(shì)和沒(méi)有考慮晶粒形狀的情況下的回彈趨勢(shì)一致，但是晶粒形狀對(duì)回彈值有較大的影響，松弛約束模型預(yù)測(cè)的回彈角小于全約束模型，而且前者和實(shí)驗(yàn)吻合得更好，研究還發(fā)現(xiàn)，環(huán)向和徑向應(yīng)力越小，回彈角越小。Chan15 Chan K C, Wang S H. Theoretical An

20、alysis of Springback in Bending of Integrated Circuit Leadframes. Journal of Materials Processing Technology. 1999, 91: 111115. 15還提出了考慮各向異性影響的應(yīng)變強(qiáng)化平面應(yīng)力彎曲模型，以此預(yù)測(cè)窄帶材成形行為和回彈行為，盡管結(jié)果有些偏差，尤其是在彎曲角很小時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，微彎曲成形的零件材料大多處于彈塑硬化狀態(tài)，各向異性的影響比宏觀成形更為顯著，如沿著軋制方向彎曲的回彈要比沿與軋制方向垂直的方向彎曲的回彈大，因此要修正該模型，還需考慮摩擦和各向異性的影響。1.2.2 國(guó)內(nèi)

21、研究現(xiàn)狀由于國(guó)內(nèi)在微成形技術(shù)方面的研究起步較晚，不管是在微型產(chǎn)品的加工制造還是微塑性成形的理論研究均落后于國(guó)際水平，目前還主要處于理論研究和實(shí)驗(yàn)研究階段，但已日益受到國(guó)內(nèi)研究學(xué)者的重視。在微塑性成形理論模型方面，考慮微成形過(guò)程的成形特點(diǎn)，清華大學(xué)的曾攀教授研究了超導(dǎo)帶材微成形工藝的多晶體塑性耦合行為表征和計(jì)算建模，并提出和研究了宏域微成形原理16-1816 趙迎紅, 雷麗萍, 曾攀, 微塑性成形技術(shù)及其力學(xué)行為特征, 塑性工程學(xué)報(bào)(2005): 1-6+16. 17 曾攀, 石剛, 婁路亮, 精確成形制造中的高梯度特征與數(shù)值模擬的發(fā)展趨勢(shì), 中國(guó)機(jī)械工程(2003). 18 曾攀, 盧永進(jìn),

22、雷麗萍, 趙迎紅, 方剛, 宏域微成形與鉍系超導(dǎo)帶材的加工, 鍛壓技術(shù)(2007): 125-128+135. 。上海交通大學(xué)的董湘懷19 馬寧，董湘懷.微細(xì)塑性成形計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào).2005, 4(33): 7375.19在分析了應(yīng)變梯度塑性理論的發(fā)展及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上，利用ABAQUS/Standard的用戶材料子程序UMAT編寫程序，并運(yùn)用編寫的程序模擬了薄懸臂梁的微彎曲情況，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析，證實(shí)了所采用的本構(gòu)關(guān)系和開(kāi)發(fā)的用戶子程序的有效性和實(shí)用性，在卸去載荷后發(fā)現(xiàn)梁越薄，回彈越大，且符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。李河宗等人220李河宗,董湘懷,申昱.采用應(yīng)變梯度硬化模型預(yù)測(cè)黃銅薄

23、板微彎曲彎矩.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(2011):1668-16720在應(yīng)變梯度理論的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典塑性理論和幾種不同的應(yīng)變梯度塑性理論對(duì)微彎曲彎矩進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并與黃銅箔彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。結(jié)果表明：修正的Nix-Gao模型的預(yù)測(cè)結(jié)果更接近于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并且得出了合理的內(nèi)稟尺寸表達(dá)式；該內(nèi)稟尺寸與材料的剪切模量、初始屈服強(qiáng)度、柏氏矢量和板料厚度方向上的孿晶數(shù)有關(guān)。中科院力學(xué)所的王自強(qiáng)等2121 馮秀艷, 郭香華, 方岱寧, 王自強(qiáng), 微薄梁三點(diǎn)彎曲的尺度效應(yīng)研究, 力學(xué)學(xué)報(bào) 39(2007): 479-485. 對(duì)微成形領(lǐng)域應(yīng)變梯度塑性理論進(jìn)行了研究。應(yīng)用Fleck和Hutchinson的偶應(yīng)力理論,

24、結(jié)合平面應(yīng)變彎曲模型,建立了薄梁處于彈性狀態(tài)和彈塑性狀態(tài)的控制方程,應(yīng)用Runge-Kutta法進(jìn)行數(shù)值求解,并將計(jì)算得到的載荷-撓度曲線以及無(wú)量綱化彎矩-表面應(yīng)變曲線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：應(yīng)用偶應(yīng)力理論預(yù)測(cè)的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合良好。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的郭斌教授222王春舉,汪鑫偉,郭斌,等,C2680黃銅箔微彎曲回彈規(guī)律研究J.材料科學(xué)與工藝,2009,17(1):5-7.2等對(duì)超塑性材料的塑性微成形變形規(guī)律進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了一套三點(diǎn)彎曲模具，對(duì)C2680黃銅箔進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲正交試驗(yàn)。研究表明：坯料厚度、彎曲半徑、相對(duì)厚度對(duì)回彈量的大小有影響，其中坯料厚度對(duì)回彈的影響程度最大。南京航空

25、航天大學(xué)的童國(guó)權(quán)教授223 趙亞西, 童國(guó)權(quán), 李凡國(guó), 尺寸效應(yīng)對(duì)黃銅鐓粗微成形影響規(guī)律的研究, 電加工與模具(2006): 44-46+49. 3對(duì)微型H62黃銅圓柱進(jìn)行了室溫壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：由于尺寸效應(yīng)影響，隨著板料尺寸減小，材料的流動(dòng)應(yīng)力表現(xiàn)出明顯的減小趨勢(shì)。1.2.3 待解決問(wèn)題1） 微彎曲過(guò)程中存在著明顯的尺度效應(yīng)現(xiàn)象，由于基于連續(xù)介質(zhì)的傳統(tǒng)塑性成形理論中不包含材料的特征尺寸量，其無(wú)法描述金屬塑性微彎曲過(guò)程中所表現(xiàn)的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。因此，基于傳統(tǒng)的金屬塑性理論，建立微塑性彎曲回彈預(yù)測(cè)模型，為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的定量分析提供可能性。2） 金屬箔在沖壓成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，回彈問(wèn)題的存

26、在會(huì)影響微件的成形質(zhì)量。因此，研究不同晶粒尺寸、不同板料厚度、不同彎曲半徑彎曲角以及成形速度對(duì)金屬箔回彈量和彎曲力的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)制件的回彈量，以便有效控制、補(bǔ)償回彈量以及進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。1.3 參考文獻(xiàn)1 Geiger M, Merklein M, TolazziM. Metal forming ensures innovation and future in EuropeC.Proceeding of the8th International Conference on Technology of Plasticity.Verona,Italy,2005.2 M.G.D. Geers

27、, W.A.M. Brekelmans, P.J.M. Janssen. Size effects in miniaturized polycrystalline FCC samples: Strengthening versus weakening, Int J Solids Struct 43(2006): 7304-7321. 3 U. Engel, R. Eckstein, Microforming from basic research to its realization, J Mater Process Tech 125(2002): 35-44. 4 U.Engel, M.Ge

28、iger. Simulation of Microforming Processes-An Advanced Approach Applying A Mesoscopic Model. ICIP. 2005. 5 N.A. Fleck, G.M. Muler, M.F. Ashby, J.W. Hutchinson, Strain gradient plasticity: theory and experiment, Acta Matall. 42(1994): 475-487. 6 N.A. Fleck, J.W. Hutchinson, Strain gradient plasticity

29、, Adv Appl Mech 33(1997): 295-361. 7 J.F.Michel, P.Picart. Modelling the constitutive behavior of thin metal sheet using strain gradient theory. Journal of Materials Processing Technology. 2002,125-126:164169.8 L.V.Raulea, A.M.Goijaerts, L.E.Govaert, F.P.T.Baaijens. Size effects in the processing of

30、 thin metal sheets. Journal of materials processing technology. 2001, (115): 4448.9 L.V.Raulea, L.E.Govaert, F.P.T.Baaijens. Grain and specimen size effects in processing metal sheets. Proceedings of the 6thICTP. 1999: 1924.10 T.A.Kals, Ralf Eckstein. Miniaturization in sheet metal working. Journal

31、of Processing Technology. 2000, (103): 95101. 11 Jenn-Terng Gau, Chris Principe, Miao Yu.Springback behavior of brass in micro sheet forming 12 M. Geiger, A. Mebner, U. Engel. Design of microforming process-fundamentals,Material data and friction behaviorC. The 9th International Cold Forging Congres

32、s, Solihull, UK, 1995:69-7413 M.H. Fu, K.C. Chan, W.B. Lee, L. K. Chan. Springback in the roller forming integrated circuit leadframes. Journal of Materials Processing Technology. 1996, 3: 107111. 14 Chan K C, Wang S H. The Grain Shape Dependence of Springback of Integrated Circuit Leadframes. Mater

33、ial Science and Engineering. 1999, A270: 323329. 15 Chan K C, Wang S H. Theoretical Analysis of Springback in Bending of Integrated Circuit Leadframes. Journal of Materials Processing Technology. 1999, 91: 111115. 16 趙迎紅, 雷麗萍, 曾攀, 微塑性成形技術(shù)及其力學(xué)行為特征, 塑性工程學(xué)報(bào)(2005): 1-6+16. 17 曾攀, 石剛, 婁路亮, 精確成形制造中的高梯度特征與

34、數(shù)值模擬的發(fā)展趨勢(shì), 中國(guó)機(jī)械工程(2003). 18 曾攀, 盧永進(jìn), 雷麗萍, 趙迎紅, 方剛, 宏域微成形與鉍系超導(dǎo)帶材的加工, 鍛壓技術(shù)(2007): 125-128+135. 19 馬寧, 董湘懷.微細(xì)塑性成形計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào).2005, 4(33): 7375.20 李河宗,董湘懷,申昱.采用應(yīng)變梯度硬化模型預(yù)測(cè)黃銅薄板微彎曲彎矩.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(2011):1668-167221 馮秀艷, 郭香華, 方岱寧, 王自強(qiáng).微薄梁三點(diǎn)彎曲的尺度效應(yīng)研究, 力學(xué)學(xué)報(bào) 39(2007): 479-48522 王春舉,汪鑫偉,郭斌等.C2680黃銅箔微彎曲回彈規(guī)律研究J

35、.材料科學(xué)與工藝,2009,17(1):5-7.23 趙亞西, 童國(guó)權(quán), 李凡國(guó). 尺寸效應(yīng)對(duì)黃銅鐓粗微成形影響規(guī)律的研究, 電加工與模具(2006): 44-46+49. 2、 項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)，以及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題2.1 項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容1） 對(duì)不同厚度的金屬箔進(jìn)行固溶處理，獲得一定晶粒尺寸的金屬箔對(duì)厚度為20m、50m、100m、200m、250m進(jìn)行不同溫度固溶處理，然后對(duì)所得到的金屬箔試樣進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，獲得金屬箔的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，為微彎曲數(shù)值模擬研究提供材料性能參數(shù)。2） 基于傳統(tǒng)的塑形彎曲回彈理論與應(yīng)變梯度塑性理論，建立微尺度下彎曲回彈預(yù)測(cè)模型由于微塑性成形受到尺寸效

36、應(yīng)的影響，致使傳統(tǒng)的金屬塑性成形規(guī)律已不再適用于微尺度塑性成形，因此需建立考慮尺度效應(yīng)的微彎曲回彈預(yù)測(cè)模型。3） 設(shè)計(jì)V彎曲模具，對(duì)不同厚度、不同晶粒尺寸的金屬箔進(jìn)行微彎曲試驗(yàn)設(shè)計(jì)一套典型的V型微彎曲模具（三副不同彎曲角、彎曲半徑），并基于JP-504超精密伺服沖壓試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)，對(duì)SUS304不銹鋼薄板進(jìn)行微彎曲實(shí)驗(yàn)。4） 研究不同影響因素對(duì)金屬箔回彈量以及彎曲力的影響規(guī)律采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法研究金屬箔彎曲成形過(guò)程，研究不同晶粒尺寸、不同板料厚度、不同彎曲半徑彎曲角以及成形速度對(duì)金屬箔回彈量和彎曲力的影響規(guī)律。2.2 項(xiàng)目的研究目標(biāo)微塑性成形技術(shù)作為塑性加工領(lǐng)域的新課題，其具有成本低、效率高、周期短且成形件強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此在微小零件批量生產(chǎn)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。微彎曲成形作為微塑性成形的重要組成部分在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。因此，通過(guò)V型微彎曲模具，對(duì)金屬箔彎曲成形過(guò)程的回彈進(jìn)行研究，研究不同工藝參數(shù)、材料參數(shù)對(duì)微彎曲件回彈量的影響規(guī)律，以便實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)制件的回彈量，有效控制、補(bǔ)償回彈量以及進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。2.3 項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題1） 通過(guò)單拉試驗(yàn)，獲得金屬薄板的材料性能參數(shù)，構(gòu)建微彎曲理想彈塑性線性強(qiáng)化應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系分析模型。2） 設(shè)計(jì)和制造V型微彎曲模具，并安裝能測(cè)量微彎曲彎曲力的傳感器，研究坯料厚度、晶粒尺寸和彎曲半徑對(duì)SUS304不銹