角度U形微引伸製程回彈現象之分析

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Title:	角度U形微引伸製程回彈現象之分析
Authors:	謝德聖陳聰嘉
Contributors:	機械工程系
Keywords:	銅不銹鋼 U形微引伸模具角度
Date:	2012
Issue Date:	2013-07-23 13:38:19 (UTC+8)
Publisher:	台中;國立勤益科技大學
Abstract:	本文之目的在於解析角度U形引伸成形製程於巨觀以及微觀上的差異。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，建立增量型彈塑性變形三維有限元素程式來分析薄板微引伸成形製程。本文中亦運用選擇性減化積分法SRI (slective reduced integration)與四邊形四節點退化殼元素所推導之形狀函數至剛性矩陣中。在處理彈塑性狀態及模具與板材之間的接觸問題，則採用廣義的方式處理，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材之間的接觸問題。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，而不銹鋼微觀的材料參數則以傳統拉伸試驗求得數據，針對不同厚度(0.078、0.3、0.4、0.5、1.0mm)變化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。模擬分析可獲得微引伸成形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、成品厚度分佈、θ1與θ2回彈後之角度。製作U形微引伸模具進行不銹鋼及銅薄板實驗，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並且提高生產效率與競爭力。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不銹鋼微觀任意厚度的修正，以省略繁複的拉伸試驗；不銹鋼及銅薄板在變化U形引伸下模(die)及壓料板(holder)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，θ2會隨著模具角度的增大而減少；不銹鋼U形引伸在變化摩擦係數時，衝頭負荷會隨著摩擦係的增大而增加，微觀尺度最大應力會大於巨觀尺度，微觀尺度最大應變會大於巨觀尺度；不銹鋼U形引伸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，最薄厚度會隨著圓角半徑的減少而變薄，θ1及θ2會隨著圓角半徑的增大而愈大。
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