低碳鋼拉伸的案例
基于ABAQUS的低碳鋼拉伸試驗模擬
我們在材料力學實驗課學習過，近距離觀察過低碳鋼鋼桿拉伸實驗，得到了如下圖1所示的應力應變曲線，對應力應變曲線的深刻理解有助于我們在有限元分析中得到正確的結果，對分析做出正確的判斷，那么如何在Abaqus中模擬這一過程呢？
圖1 低碳鋼應力應變曲線
1. 問題描述
對一半徑為5mm，長度為50mm的軸做軸向拉伸，位移載荷為10mm，積分方式單元階次為C3D8R；設置參考點RP1，以此點做一個集合ss，并與右端面剛性耦合，用來施加位移載荷和輸出變量。模型示意如圖2所示。
圖2 模型示意
2. 應力應變曲線的模擬
2.1 彈性階段模擬
2.1.1 材料參數設置
軸的彈性模量為200000Mpa，泊松比為0.3。材料設置如圖3所示。
圖3材料設置示意 圖4增量步設置示意
2.1.2 分析步設置
僅設置一個靜態學分析步，將非線性打開（為后續分析做準備），初始和最大時間增量均為0.1，設置如圖4所示。設置歷程輸出變量為RP1點所在集合的反力RF3和位移U3，設置如圖5所示。
圖4歷程輸出變量設置示意
2.1.3 邊界條件設置
軸的一段設置為全約束，軸的另一端施加10mm的位移載荷，并約束其余5個自由度，邊界設置如圖5所示。
圖5邊界條件設置示意
2.1.4 結果分析
輸出反力RF3，從圖6中可以看到，力隨著時間呈線性變化，這是典型的彈性變形。
展開 材料的理論斷裂強度 附晶體材料強度與斷裂微觀理論下載
材料力學低碳鋼拉伸試驗中，材料的變形分為四個階段：彈性階段、屈服流動階段、強化階段和徑縮斷裂階段，如圖1，其中當材料經過d點后，材料很快發生斷裂，該點對應的應力σb即為強度極限。但這只是實驗觀察到的現象，它與材料的理論斷裂值還有很大的區別。
假設材料的斷裂是由于原子間距被拉的太遠，超過了極限從而發生的斷裂。我們知道，原子之間的力與原子間的距離存在一定的關系，當原子靠的特別近的時候，原子間存在排斥力，當原子離的比較遠的時候，原子間存在相互吸引力，在某一距離下，原子間的作用力為0，即平衡位置。
現在我們來考慮原子間的力與應力的關系，根據應力的定義
顯然，曲線上的最大值σm即代表原子間的最大結合力——理論斷裂強度，即在理論上認為材料應力超過σm時將被拉斷。作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示。
而實際上，對于純鐵的抗拉強度是只有170～270MPa左右，我們熟知的Q235鋼，其抗拉極限為375～460MPa，Q345鋼的抗拉強度約是490-620MPa，遠遠低于材料的理論斷裂強度。主要原因在于公式(11)表示的是理想材料的斷裂強度，也就是說材料中沒有任何的缺陷。但這是不可能的，材料在冶金、鑄造、加工等過程中難免會產生一些初始缺陷，造成應力集中從而大大降低了材料的強度缺陷。
下載地址：晶體材料強度與斷裂微觀理論
展開 沖壓件中幾種不同材質拉伸件的簡單介紹
沖壓件有不銹鋼件，銅鋁件，鈑金件，折彎件，拉伸件等，那么不同材質的拉伸件產品，有什么樣的特點特征呢，沖壓件加工廠家為你簡單介紹一下；
低碳鋼拉伸沖壓件
低碳鋼具有極好的成型性、成型尺寸穩定、強度高、重量輕、等特點（具體看材料等級），缺點就是防腐蝕性比較低，需要電鍍之類的后期處理保護。常用于汽車制造中的各類零部件中，特別是高強度的機構件；
不銹鋼拉伸沖壓件
不銹鋼拉伸件具有強度高、重量輕、耐磨性好、防腐蝕性高、等特點，這種材質拉伸件，不需要電鍍保護。適合熱處理，常常用于汽車制造中的燃油供給系統、制動系統、排放系統、氧化感器和裝飾部件等使用。
鋁合金拉伸沖壓件
鋁合金拉伸件的特點是：重量輕（差不多是低碳鋼的1/3）、強度高、無磁性、不銹生銹、可以作陽極氧化來防腐蝕，適合熱處理等。常用于汽車制造和其他行業中散裝裝置、儲能裝置（如蓄電池），飲品容器和制藥行業等使用；
銅合金拉伸件
銅合金拉伸件，具有成型尺寸穩定、防腐蝕，延展性好、易焊接等特點，缺點是易氧化，由于銅合金材質價位比較昂貴，所以在材料利用上，要減少廢料，必要時可以廢料回收利用。
文章推薦：汽車沖壓件好不好要如何檢驗？
展開 簡單理解Mises應力分量
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因,如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力,材料沿著這個平面發生滑移,出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象。形式簡單,但結果偏于安全。）
空間中的應力分量：
三維空間中任意一點應力有6個分量：
對應于S11、S22、S33、S12、S13、S23（ABAQUS一般X作為1軸，Y當成2軸，Z是3軸），那么：
S11就是X軸向的應力，正值為拉應力，負值為壓應力；
S22就是Y軸向的應力，正值為拉應力，負值為壓應力；
S33就是Z軸向的應力，正值為拉應力，負值為壓應力；
S12就是在XY平面上，沿Z向的剪力；
S13就是在XZ平面上，沿Y向的剪力；
S23就是在YZ平面上，沿向的剪力；
其中S11=S21,S13=S31,S23=S32（剪力的對稱性）。
區別于主應力：
一般情況下,通過該點的任意截面上有正應力及其剪應力作用，但有一些特殊截面,在這些截面上僅有正應力作用,而無剪應力作用。稱這些無剪應力作用的面為主截面,其上的正應力為主應力,主截面的法線叫主軸,主截面為互相正交。主應力分別以σ1，σ2，σ3表示，按數值排序（考慮正負）為：σ1≥σ2≥σ3。在ABAQUS中分別對應為：Max.principal；Mid.principal；Min.principal。這三個量在任何坐標下都是不變量。
展開 
ABAQUS低碳鋼薄板單道堆焊焊接變形的數值模擬 ￥5
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不銹鋼拉伸件深拉伸加工工藝簡單介紹
五金沖壓件加工廠家， 加工機械配件沖壓件，金屬沖壓件，不銹鋼沖壓件，拉伸件，沖壓拉伸中，有深拉伸沖壓，那么深拉伸沖壓是怎么樣的原理呢？沖壓件加工廠家，來帶您看一下；
深拉伸沖壓是一種特殊的沖壓方式，它的原理是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材、和型材等施加外力，使其產生塑性變形或者分離，從而獲得所需要的形狀和尺寸的沖壓拉伸件，它與常見的連續沖壓、單動沖壓還是有比較大的區別的；
首先是模具；模具是由沖頭和凹模組成，一個工位一幅模具，可達到18個工位左右，設計模具時候通常會考慮用滿所有工位，這樣使得產品成型更加穩定，效果更好；這樣分拆式的工藝降低了設備加工的負荷，同時提升了加工的效率及質量；
其次是料帶，深拉伸沖壓是無料帶傳送的，而是直接放置在模具中，靠內置機械手在工位之間傳送，這樣的設計優勢在于可以更好的實現設備任意的反轉，在拉伸工藝上也會更加的便利， 所以可以設計出比較復雜的外形，如螺紋、側孔、側槽、端面的逆向拉伸等；
最后是深拉伸加工的整體控制上，在生產過程中每個步驟就像流水線一樣是被控制好的，所以從人員的操作復雜程度上相比比一般的沖壓方式要簡單的多，在設備的維護上也更加的舒適，相比機加工件、鑄造件、模制件和普通沖壓件等，具有節約材料成本、減少廢料、降低組裝成本等優勢。
文章來源：https://www.sddywj.com/news/414.html
展開 不銹鋼深拉伸沖壓五金零部件去毛刺拉伸紋痕鏡面研磨拋光工藝技術方法
不銹鋼深拉伸沖壓五金零部件怎樣去毛刺拉伸紋痕鏡面研磨拋光？
金屬拉伸沖壓工藝是一種常見的金屬成型工藝。它與標準沖壓工藝的區別是標準沖壓不顯著改變成型產品的深度，而拉伸沖壓一般都會明顯增加成型后產品的深度。我們日常使用的很多生活用品大多數都是由金屬的深拉伸沖壓工藝制造的。今天我們就來分享一個由304不銹鋼板材經深拉伸沖壓后的零部件產品降低表面粗糙度，鏡面研磨拋光案例。這種研磨工藝方法也適用其他如鋁合金、碳鋼、銅或鎳鈦合金等材質的五金拉伸沖壓加工件去毛刺除拉伸紋、皺皮，鏡面研磨拋光處理需求。
1. 不銹鋼深拉伸沖壓零件拋光前的狀態
材質：304不銹鋼
外觀：表面有毛刺、拉伸紋
外形：中空圓柱
尺寸：?50*15 MM
拋光前工序： 深拉伸沖壓
拋光后工序： 鍍鉻
2. 研磨拋光需求：
去毛刺、拉伸紋，粗糙度由Ra5 降至Ra 0.2以下。
表面達到鏡面拋光亮度等級。
3.
展開 ansys后處理要看的那些應力
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3 3/2就是為了和簡單拉伸關系對應。）在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
Von Mises 應力是基于剪切應變能的一種等效應力其值為(((a1-a2)^2+(a2-a3)^2+(a3-a1)^2)/2)^0.5其中a1,a2,a3分別指第一、二、三主應力，^2表示平方，^0.5表示開方。
后處理節點應力中x,y,z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度），是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則,屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論(形狀改變比能理論)。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象。形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因。結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論。考察絕對值最大的主應力。
一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。
展開 XM-12 不銹鋼試樣高溫拉伸試驗解析
XM-12 不銹鋼因其優異的材料性能，廣泛應用于石油開采機械。XM-12 材料鍛造過程中的真實應力-應變曲線可以為鍛造工藝編制提供有效的數據支持，然而高溫檢測過程中，試樣有效加熱部分隨試樣延長率變化而變化，且拉伸過程以頸縮變形為主，為真實應力-應變曲線的測試帶來很大難度，且通過伸長率計算的應力-應變曲線與實際存在較大的偏離。因此，真實應力-應變曲線的準確修正在XM-12 不銹鋼鍛造工藝優化過程中非常重要。
XM-12 銅沉淀硬化型馬氏體不銹鋼，廣泛應用于石油開采機械制造，執行ASTM A705-2017《Standard Specification for Age-Harding Stainless Forging》標準(含)。通過合金元素Cr、Ni、Cu、Nb 等合金元素的加入，XM-12 不銹鋼擁有良好的耐腐蝕性和良好的機械性能，低溫斷裂韌度非常好，其化學成分要求如表1 所示。
表1 XM-12 化學成分要求(wt%)
XM-12 不銹鋼材料，因其合金含量較高，鍛造過程中存在熱態變形抗力大，鍛造溫度區間窄，表面易開裂等特點。因此材料在高溫過程中的真實應力-應變曲線的測試在其鍛造工藝優化過程中非常重要。
XM-12 材料高溫拉伸試驗檢測溫度范圍：900 ～1200℃。普通的試驗機無法滿足，因此此次試驗選擇Gleeble-3500 熱模擬試驗機進行光滑圓棒試樣的拉伸試驗。拉伸試樣圖如圖1 所示。
圖1 拉伸試樣尺寸
高溫拉伸測試
本文以1050℃拉伸結果為分析對象，對檢測數據進行修正分析，試樣實測直徑
φ9.98mm。
試驗時，先將試樣以10℃/s 的加熱速度加熱至1180℃，保溫120s；以5℃/s 的冷卻速度將試樣降溫至1050℃，以3mm/s 的速度進行拉伸試驗。
展開 海中風電塔抗震分析及CFRP加固應用
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/0a1e888c95b84acf87ab222efcae04cb.jpg" alt="圖5.jpg" height="410" width="538"></p><p class="ql-align-center">圖5 腐蝕 20 年后結構有限元模型 </p><p>如圖6為一個帶腐蝕坑的低碳鋼拉伸試件，其網格數量達到107866，且腐蝕坑區域網格質量較差。在進行簡單的拉伸模擬時由于網格數量較多導致計算緩慢。計算機硬件為i5-10400CPU，16G運存情況下計算時間為1小時。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/5e533f4218c44027870182d643cca03d.jpg" alt="圖6.jpg"></p><p class="ql-align-center">圖6 帶腐蝕坑的低碳鋼拉伸模型</p><p>雖然Python腳本給隨機腐蝕建模帶來了很大的便利性，但是在大型結構或整體結構模擬過程中由于單元數量過多或結構過于復雜，導致隨機腐蝕建模不太適用，因此下文討論一種更為便捷的簡化建模方法。</p><p>（2）減小塔筒壁厚的簡化建模</p><p>減小塔筒壁厚的簡化建模方法以不同地區鋼材腐蝕速度為基礎進行，我國不同地區鋼材腐蝕速度如圖7所示。
展開 不銹鋼拉伸件工藝研究，圖解
不銹鋼拉伸件新產品，模具加工工藝研究，下圖為客戶提供的樣件
研究方案要論：
1.內外層貼得很緊，用沖壓模具很難實現，需配合用滾壓工藝待解 2.內外層要用滑塊機構縮緊 3.反折一道不行， 可以先用一個單邊30度或45度凸模先反拉深，邊沿較低 ，反正也拉得不高 ，在加一序擠緊的模具 工序大致是這樣 拉深帶大的凸緣 切邊帶邊上的小矩形 然后近似尖頭凸模反拉深 然后再擠緊整形 。
最后經過技術商討確定第三種方案
下圖為生產出來的產品
客戶滿意后，進行批量生產。
不銹鋼沖壓拉伸成型的注意事項
不銹鋼拉伸件產品首先材質硬度要比普通碳鋼高，所以在拉伸過程中對模具的要求也比較嚴格。
一般不銹鋼拉伸模具采用鉻鉬礬原料，如果是數量比較大的產品也可以采用鎢鋼，鎢鋼模具強度高韌性強耐磨度強，尤其是耐熱性更好，以前的文章寫到過不銹鋼拉伸件在生產過程中，凹模會產生熱量，如果利用鎢鋼的金屬材質特性，在生產過程中就可以省去降溫環節，對生產來說也是有利于提高效率的，浙江省永康市是全國不銹鋼保溫杯產業基地，永康的保溫杯生產廠家所用的模具多數都是鎢鋼材質，對于加工不銹鋼拉伸件來說鎢鋼性能優越，同時鎢鋼原材料的價格貴，模具加工過程中難度比較大，熱處理要求的也非常嚴格，維修比較困難，這些都是相對于鉻鉬礬來說的缺點。
綜合來說，鎢鋼較鉻鉬礬的優點，模具穩定性高產品質量好外觀漂亮，缺點就是成本高加工難維修難，至于如何去做選擇，還得根據產品性質，廠家自己權衡利弊后才能去選擇是用鎢鋼還是鉻鉬礬。
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展開 不銹鋼沖壓拉伸成型的注意事項
不銹鋼拉伸件產品首先材質硬度要比普通碳鋼高，所以在拉伸過程中對模具的要求也比較嚴格。
一般不銹鋼拉伸模具采用鉻鉬礬原料，如果是數量比較大的產品也可以采用鎢鋼，鎢鋼模具強度高韌性強耐磨度強，尤其是耐熱性更好，不銹鋼拉伸件在生產過程中，凹模會產生熱量，如果利用鎢鋼的金屬材質特性，在生產過程中就可以省去降溫環節，對生產來說也是有利于提高效率的，保溫杯生產廠家所用的模具多數都是鎢鋼材質，對于加工不銹鋼拉伸件來說鎢鋼性能優越，同時鎢鋼原材料的價格貴，模具加工過程中難度比較大，熱處理要求的也非常嚴格，維修比較困難，這些都是相對于鉻鉬礬來說的缺點。
綜合來說，鎢鋼較鉻鉬礬的優點，模具穩定性高產品質量好外觀漂亮，缺點就是成本高加工難維修難，至于如何去做選擇，還得根據產品性質，廠家自己權衡利弊后才能去選擇是用鎢鋼還是鉻鉬礬。
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展開 收藏級：不銹鋼薄板拉伸加工要點
大家好，我是湯姆老師，今天這篇文章我們來說下不銹鋼薄板的一些加工重點。
不知道大家知不知道不銹鋼產品在現在的裝飾、民用五金、廚房設備用具等行業已經應用的愈加廣泛，這是為什么？因為它外表精美、抗腐蝕性強。但是這類產品對于外觀的要求是非常高的，在的加工產品過程中，零件表面容易劃傷，很容易會產生粘結瘤，使生產效率和質量都受到影響，那么要怎么解決這些問題呢？
這時候我們要在沖壓加工過程中從模具結構、材料和熱處理等地方入手，提高零件的質量和模具的使用壽命，進一步解決不銹鋼沖壓過程中存在的問題。
下圖是不銹鋼薄板的一些沖壓特點
看完不銹鋼薄板沖壓特點后，我們再來看看要解決不銹鋼薄板沖壓拉深問題，我們要怎么做？
小編認為，出現這些問題，是由不銹鋼自身特性決定，主要由下五個方面的因素影響：
1、原材料性能
2、模具的結構及沖壓速度
3、模具材料
4、沖壓潤滑液
5、工藝的設計
如圖，我們可以改進拉伸難度。把圖中2號位置壓邊面做成斜的形狀，這樣的話在拉深時圖中3號位置會與壓邊面和凹模完全接觸，這時凹模圓角部位材料就會承受很大的壓邊力，達到改善拉深難度的效果
板材的質量也會影響沖壓性能，所以我們采購的材料要正規、要符合標準。對于硬態料，沖壓加工前要退火操作，來增加加工的性能。
好了，這篇關于不銹鋼薄板拉伸的加工的重點小編就說到這里了，大家有沒有學會呢？有什么不明白的可以在下方評論區說出來，我們一起交流哦！
如果你的人生還沒有方向，還在迷茫，建議去學好一門技術，不斷提升自己的能力。若是對模具設計感興趣的朋友，想快速提升自己的模具設計水平與繪圖速度，立志成為一個優秀的模具設計師，可以加湯姆老師微信tommujushejixuexi來學好模具設計，由此開啟設計之路哦！
展開 不銹鋼沖壓件拉伸開裂現象，如何解決？
近年來沖壓加工工序降本工作的持續推進，如保溫杯、壓力鍋內膽的拉深次數由5次降到目前普遍采用的3次，由中間多次退火改為沖壓完成后一次退火或不退火，因此對不銹鋼材料的可成形性能提出了更高的要求。
不銹鋼沖壓件拉伸有時會出現開裂現象，常見的有四種，分別是拉伸變形之后發生、從凹模內退出時立即發生、拉伸變形后受撞擊或振動時發生、拉伸變形后存在一段時間或使用中發生。不銹鋼沖壓件側壁橫向或點狀開裂缺陷的產生可能是材料的夾雜物、鐵素體等材料晶間缺陷造成，也可能是不銹鋼沖壓件加工過程中的拉深工藝及拉深油等因素造成。
304不銹鋼拉深件側壁的橫向或點狀開裂現象主要是由材料基體中存在的夾雜物或鐵素體導致，因此在不銹鋼的生產制造過程中應控制好以下兩點：
（1）提高材料的純凈度，降低不銹鋼材料基體中夾雜物的含量。
（2）改善成分設計及熱、冷軋退火工藝，降低不銹鋼材料基體中鐵素體的含量。
但由于不銹鋼材料在生產過程中不可避免地會存在此兩種制造缺陷，因此在保溫杯、壓力鍋內膽等沖壓制品加工過程中也可采取適當的工藝措施來減輕或避免由夾雜物或鐵素體缺陷導致的開裂現象：
（1）將成形方式由減薄拉深改為等厚拉深。
（2）增加拉深道次，增大凹模圓角半徑，降低材料的變形難度。
（3）適當增大拉深油的黏稠度，促進材料均勻變形，避免應力過于集中。
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