非平底凹模下铝板塑性变形及复合成形关键技术研究

本文主要探讨了在2004年的工程技术领域，一篇发表于《中国有色金属学报》上的论文，题为"非平底凹模铝板/塑料复合成形中铝板大塑性变形分析"。作者陈明安、周卓夫和张新明针对复杂形状的铝板/聚丙烯复合结构件的制备技术进行深入研究。他们采用了一种创新的工艺，即在注塑机上使用非平底凹模，实现了金属板料成形与塑料注射成形的融合，这在当时的工业生产中是一种新颖且高效的技术。 论文的核心内容是使用弹塑性大变形更新的Lagrange有限元法对这一复合成形过程进行数值模拟。通过这种方法，研究者能够精确地模拟铝板在成型过程中的行为，包括其厚度的变化。实验结果显示，成形后的铝板厚度与有限元模拟结果有很好的一致性，证实了该方法的有效性。 研究发现，在铝板成形过程中，存在三个板厚显著减薄的区域：I区、II区和III区。其中，II区经历了严重的胀形变形和剧烈的塑性剪切变形，这是由于此处承受了较大的应力并超过了材料的屈服极限。而在I区和凹区（IV区）之间的大塑性变形区被进一步细分为B区和C区，B区的主塑性应变具有负绝对值，意味着材料在该区域发生压缩，而C区则相反，主塑性应变具有正绝对值，代表材料在此处发生拉伸。 此外，III区与凹区之间的D区，主塑性应变同样为负值，表明此处材料也经历了一定程度的压缩。这些区域的塑性变形分析对于优化设计和控制成形过程中的应力分布至关重要，有助于提高复合结构件的质量和生产效率。 这篇文章不仅阐述了非平底凹模铝板/塑料复合成形技术的创新应用，还提供了关于金属与塑料结合成形时大塑性变形区域的详细理解，这对于工程实践和技术发展具有重要的理论支撑作用。这项研究成果对于金属与塑料复合材料的制造工艺提升以及材料性能预测等方面都具有深远的影响。