角度圓杯微引伸製程之分析

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Title:	角度圓杯微引伸製程之分析
Authors:	王筱媛陳聰嘉
Contributors:	機械工程系
Keywords:	模具角度微引伸圓杯不鏽鋼
Date:	2012
Issue Date:	2013-07-23 13:23:34 (UTC+8)
Publisher:	台中;國立勤益科技大學
Abstract:	本文之目的在於解析不鏽鋼圓杯微引伸製程的成形性與微觀尺寸效應之影響。本文運用Prandtl-Reuss塑流法則與Hill降伏條件，結合有限變形理論與updated Lagrangian formulation(ULF)觀念，建立增量型彈塑性三維有限元素分析程式來分析薄板微引伸成形製程。本文亦運用選擇性減化積分法SRI (Selective Reduced Integration)與四節點四邊形退化殼元素所推導之形狀函數耦合至剛性矩陣中。在處理彈塑性狀態及模具與板料間的接觸問題，則採用廣義的rmin法處理，此方式可有效處理彈塑性狀態的計算上的問題，並且延伸到處理模具與板料之間的接觸問題。本論文之研究重點在於探討傳統巨觀材料參數與比例因子修正後的材料參數之差異，以觀察尺寸效應之影響。不鏽鋼微觀的材料參數是以傳統拉伸試驗求得數據，針對不同厚度(0.05、0.3、0.4、0.5、1.0mm)進行比例因子之修正，以得出具有微觀尺度效應之材料式，如此可使有限元素分析更加精確。圓杯微引伸製程的模擬分析可獲得製程之全部變形履歷、衝頭負荷與衝頭衝程之關係、應力與應變分佈、圓杯之外觀與高度。製作圓杯微引伸模具進行不鏽鋼圓杯實驗，並將實驗結果與模擬相互比對，以驗證本文所發展的彈塑性有限元素分析程式之可靠性。另外，進行不同製程參數之分析，如：摩擦係數、模具圓角半徑與模具角度，由研究結果顯示傳統巨觀材料模型與比例因子修正後的材料模型，指出修正後的材料模型較能符合實際成形情況，該比例因子修正法亦可運用於SUS304不鏽鋼微觀任意厚度的修正，以省略繁複的拉伸試驗；不鏽鋼圓杯微引伸製程在變化圓杯引伸下模及壓料板角度時，無論在微觀和巨觀尺度上，衝頭負荷會隨著模具角度的增大而增加；不鏽鋼圓杯微引伸製程在變化摩擦係數時，衝頭負荷會隨著摩擦係數的增大而增加；不鏽鋼圓杯微引伸製程在變化模具圓角半徑時，衝頭負荷會隨著圓角半徑的增大而減少，圓杯最薄厚度會隨著圓角半徑的減少而變薄。
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