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摘 要：本次试验主要研究对于不同r值设置下的板料模型进行LDR结果的模拟，从而得到r值与板料拉深性能的关系。得出r值对LDR结果影响较为明显，r值每提高0.1，LDR增加约0.02。且板面各向异性情况下，板料拉深性能受到最小r值和应力应变不均匀的影响，性能要明显弱于与平均r值相同的板面各向同性的板料。
关键词：拉深；r值；LDR
1 前言
在经济与技术高速发展的现代，金属材料作为工业生产制造的基础，对材料性能提高的研究始终是科研工作者和生产厂家优化和提高产品品质、降低生产成本的重点工作内容。但是，对已有材料的性能开发和不同变形状态下对材料性能要求差异的研究以及实际生产与理论分析和数值模拟之间的差异也应该得到更多的研究。
塑性应变比即Plastic strain ratio又称Lank ford值或r值，是评价金属薄板深冲性能的最重要参数。它反映金属薄板在某平面内承受拉力或压力时，抵抗变薄或变厚的能力，也就是指在单轴拉伸应力作用下，试样宽度方向真实塑性应变和厚度方向真实塑性应变的比[1]。由于结晶和轧制原因，板料的塑性会因为方向不同而又差异，这种现象叫做板料的塑性各向异性。我们把r=1时，称为为各向同性；r≠1时，称为为各向异性。目前研究者普遍认为板料的各向异性是由于板料在轧制过程因材料特性和加工工艺而产生的织构的作用[2-6]。
2 极限拉深比模拟结果与分析
极限拉深比LDR是用来衡量板料拉深性能最为直观的指标。通过对不同r值设置下的板料模型进行LDR结果的模拟，从而得到r值与板料拉深性能的关系。模拟中采用的是国标要求的1.25mm级差确定每次模拟的原始板料尺寸。LDR数值模拟结果见表2.1。
3 数值模拟结果与分析
用于应力应变分析的模拟使用的板料尺寸115mm，r值设置见表3.1。在图3.1所示的成形极限图（Forming Limit Diagram，FLD）模式主要是用来判断板料在拉深过程是否出现破裂和起皱。在板面各向同性的图3.2（a）（b）和（c）中，轻微起皱、有起皱趋势和安全区所表示的三个颜色区域分布近乎相同且以试样中心呈同心圆分布。图3.1（d）的r值在三个方向的差异导致不同方向的应变是不均匀的。r值较小的45°方向的板料边缘也出现了严重起皱现象。这个结果说明板面各向异性所导致的应力应变在凸缘上的不均匀分布是拉深过程凸缘起皱的重要原因。凸缘板料在r值较小的方向越容易出现起皱。因此，对于板面各向同性情况，r值的大小并不会影响凸缘起皱情况；对于板面各向异性，r值在不同方向导致变形的差异是引起凸缘局部方向起皱较大的主要原因。
板料拉深成形中的板料厚度变化除了在凸缘靠近外边缘的一定范圍内由于周向应变大于径向应变而产生板料增厚，其他区域是板厚减薄的。由于凸缘板料增厚而这部分板料随着拉深变形进入凹模圆角区和直壁区从而使这些区域的在拉深后期也有可能大于原始板厚。在凸模圆角区和直壁区的下边缘是板料减薄的最大区域。尤其是在凸模圆角区和直壁区交界的位置，厚度变化剧烈。在3mm的高度范围内厚度差距超过了10%。
r值的主要作用就是控制变形时板料的厚度应变。图3.3是四次模拟中最小厚度与平均r值之间的关系图。从图中可知r=2.23和板料拉深的最小厚度和r=1.40的板料相差在10%左右，且最小厚度与r值大小直接相关。板面各向异性情况下板厚的情况受到所用板料的最小r值方向的影响，板厚变化规律介于平均r值和最小r值之间。
4 结论
（1）在LDR模拟中，r值对LDR结果影响较为明显，r值每提高0.1，LDR增加约0.02。
（2）板面各向异性情况下，板料拉深性能受到最小r值和应力应变不均匀的影响，性能要明显弱于与平均r值相同的板面各向同性的板料。
参考文献：
[1] 国家质量技术监督局. GB/ T 5027-2016 金属薄板和薄带塑性应变比（r值）试验方法[S]. 北京：中国标准出版社，2016.
[2] 汪志刚，冯兴宇，杨泰胜，等. 第二相粒子与织构对高强Cu-Ni-Si系合金薄板各向异性的影响[J]. 工程科学学报，2017，39（06）：867-874.
[3] 彭继华，李文芳，Jean-Luc Bechade，等. 织构对先进锆合金蠕变性能各向异性的影响[J]. 稀有金属，2008，32（01）：1-6.
[4] 刘毓舒，赵波，宓小川. IF深冲钢织构及其对塑性各向异性的影响[J]. 上海交通大学学报，2004，38（07）：1143-1147.
[5] 吕庆功，陈光南，周家琮，等. 深冲钢板的主要织构对塑性应变比的影响[J]. 钢铁研究，2000，116（05）：40-43.
[6] 沈健，张新明. 深冲用铝板的织构和各向异性[J]. 轻合金加工技术，1994，22（07）：27-33.
[7] 朱知寿，顾家琳，陈南平，等. 钛的织构与力学性能各向异性关系研究[J]. 机械工程材料，1994，18（02）：23-25.
项目编号：大学生创新创业项目SA181000：
关键词：拉深；r值；LDR
1 前言
在经济与技术高速发展的现代，金属材料作为工业生产制造的基础，对材料性能提高的研究始终是科研工作者和生产厂家优化和提高产品品质、降低生产成本的重点工作内容。但是，对已有材料的性能开发和不同变形状态下对材料性能要求差异的研究以及实际生产与理论分析和数值模拟之间的差异也应该得到更多的研究。
塑性应变比即Plastic strain ratio又称Lank ford值或r值，是评价金属薄板深冲性能的最重要参数。它反映金属薄板在某平面内承受拉力或压力时，抵抗变薄或变厚的能力，也就是指在单轴拉伸应力作用下，试样宽度方向真实塑性应变和厚度方向真实塑性应变的比[1]。由于结晶和轧制原因，板料的塑性会因为方向不同而又差异，这种现象叫做板料的塑性各向异性。我们把r=1时，称为为各向同性；r≠1时，称为为各向异性。目前研究者普遍认为板料的各向异性是由于板料在轧制过程因材料特性和加工工艺而产生的织构的作用[2-6]。
2 极限拉深比模拟结果与分析
极限拉深比LDR是用来衡量板料拉深性能最为直观的指标。通过对不同r值设置下的板料模型进行LDR结果的模拟，从而得到r值与板料拉深性能的关系。模拟中采用的是国标要求的1.25mm级差确定每次模拟的原始板料尺寸。LDR数值模拟结果见表2.1。
3 数值模拟结果与分析
用于应力应变分析的模拟使用的板料尺寸115mm，r值设置见表3.1。在图3.1所示的成形极限图（Forming Limit Diagram，FLD）模式主要是用来判断板料在拉深过程是否出现破裂和起皱。在板面各向同性的图3.2（a）（b）和（c）中，轻微起皱、有起皱趋势和安全区所表示的三个颜色区域分布近乎相同且以试样中心呈同心圆分布。图3.1（d）的r值在三个方向的差异导致不同方向的应变是不均匀的。r值较小的45°方向的板料边缘也出现了严重起皱现象。这个结果说明板面各向异性所导致的应力应变在凸缘上的不均匀分布是拉深过程凸缘起皱的重要原因。凸缘板料在r值较小的方向越容易出现起皱。因此，对于板面各向同性情况，r值的大小并不会影响凸缘起皱情况；对于板面各向异性，r值在不同方向导致变形的差异是引起凸缘局部方向起皱较大的主要原因。
板料拉深成形中的板料厚度变化除了在凸缘靠近外边缘的一定范圍内由于周向应变大于径向应变而产生板料增厚，其他区域是板厚减薄的。由于凸缘板料增厚而这部分板料随着拉深变形进入凹模圆角区和直壁区从而使这些区域的在拉深后期也有可能大于原始板厚。在凸模圆角区和直壁区的下边缘是板料减薄的最大区域。尤其是在凸模圆角区和直壁区交界的位置，厚度变化剧烈。在3mm的高度范围内厚度差距超过了10%。
r值的主要作用就是控制变形时板料的厚度应变。图3.3是四次模拟中最小厚度与平均r值之间的关系图。从图中可知r=2.23和板料拉深的最小厚度和r=1.40的板料相差在10%左右，且最小厚度与r值大小直接相关。板面各向异性情况下板厚的情况受到所用板料的最小r值方向的影响，板厚变化规律介于平均r值和最小r值之间。
4 结论
（1）在LDR模拟中，r值对LDR结果影响较为明显，r值每提高0.1，LDR增加约0.02。
（2）板面各向异性情况下，板料拉深性能受到最小r值和应力应变不均匀的影响，性能要明显弱于与平均r值相同的板面各向同性的板料。
参考文献：
[1] 国家质量技术监督局. GB/ T 5027-2016 金属薄板和薄带塑性应变比（r值）试验方法[S]. 北京：中国标准出版社，2016.
[2] 汪志刚，冯兴宇，杨泰胜，等. 第二相粒子与织构对高强Cu-Ni-Si系合金薄板各向异性的影响[J]. 工程科学学报，2017，39（06）：867-874.
[3] 彭继华，李文芳，Jean-Luc Bechade，等. 织构对先进锆合金蠕变性能各向异性的影响[J]. 稀有金属，2008，32（01）：1-6.
[4] 刘毓舒，赵波，宓小川. IF深冲钢织构及其对塑性各向异性的影响[J]. 上海交通大学学报，2004，38（07）：1143-1147.
[5] 吕庆功，陈光南，周家琮，等. 深冲钢板的主要织构对塑性应变比的影响[J]. 钢铁研究，2000，116（05）：40-43.
[6] 沈健，张新明. 深冲用铝板的织构和各向异性[J]. 轻合金加工技术，1994，22（07）：27-33.
[7] 朱知寿，顾家琳，陈南平，等. 钛的织构与力学性能各向异性关系研究[J]. 机械工程材料，1994，18（02）：23-25.
项目编号：大学生创新创业项目SA181000：