[发明专利]一种塑性成形摩擦特性测算方法

权利要求书

1.一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^RP}——计算模型的刚塑性刚度矩阵，

——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“节点”位置与试件端面上网格“结点”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结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点力分量为正压力所致，水平方向的节点力分量即为由于摩擦形成的节点力分量；

(6)计算结果处理

按照有限元理论提供的节点力计算方法，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。