弯曲变形过程及特点
简述弯曲变形与折曲变形的特点(一)
简述弯曲变形与折曲变形的特点(一)弯曲变形与折曲变形弯曲变形的特点•弯曲变形是指材料在受到外力作用下，呈现一种弯曲形态的变形方式。
•弯曲变形的发生是由于外力在材料上产生了弯矩，使得材料内部产生了应力和应变。
•弯曲变形通常发生在杆件、梁等长而细的构件上，对应力和变形的研究非常重要。
弯曲变形的影响因素•弯曲变形受到外力的大小和作用点位置的影响，存在一个最大弯矩使材料发生破裂。
•弯曲变形受到材料的截面形状和尺寸的影响，不同截面形状和尺寸的材料弯曲承载能力不同。
•弯曲变形还受到材料的弹性和塑性特性的影响，不同材料具有不同的弯曲极限和回复能力。
折曲变形的特点•折曲变形是指材料在受到外力作用下，呈现一种折叠形态的变形方式。
•折曲变形通常发生在板材、薄壁结构等具有较大面积的构件上，对于结构的刚度和稳定性具有重要影响。
•折曲变形的研究对于合理设计和预防结构失效非常重要。
折曲变形的影响因素•折曲变形受到外力的大小和作用方式的影响，弯曲和拉伸力会导致不同形式的折曲变形。
•折曲变形受到材料的厚度和硬度的影响，薄厚度和低硬度的材料更容易发生折曲变形。
•折曲变形还受到材料的弹性和塑性特性的影响，不同材料具有不同的折曲极限和回复能力。
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弯曲变形与折曲变形弯曲变形的特点•弯曲变形是材料在外力作用下呈现弯曲形态的变形方式。
•发生弯曲变形时，材料内部产生应力和应变。
•弯曲变形通常发生在杆件、梁等长而细的构件上。
•弯曲变形的研究对应力和变形的分析至关重要。
弯曲变形的影响因素•外力大小和作用点位置是影响弯曲变形的重要因素。
•不同截面形状和尺寸的材料弯曲承载能力不同。
•材料的弹性和塑性特性也会影响弯曲变形。
折曲变形的特点•折曲变形是材料在外力作用下呈现折叠形态的变形方式。
•折曲变形通常发生在板材、薄壁结构等具有较大面积的构件上。
板料弯曲变形工艺及特点
3.3 弯曲工艺
弯曲是利用模具或其他工具将板料、型材或管材弯成具有一定角度和圆角 的塑性成形方法。它是冲压的基本工序之一。应用广泛，加工的零件种类很多。
V形件
圆管
加工种类
U形件
方管
异型管
常见的加工方法如图所示：
弯 曲 加 工 方 法 （a）V、U形模具弯曲；（b）折弯； （c）滚弯；（d）拉弯
弯曲分为自由弯曲和校正弯曲。
自由弯曲是 指弯曲终了时， 凸模、坯料、凹 模三者贴合后， 凸模不在下压。
校正弯曲是 指在弯曲终了前， 凸模给板料施加 足够大的压力使 其进一步的产生 塑性变形，从而 得到校正。
2．弯曲变形的特点 分析材料的弯曲变形特点，通常采用网格法，如图所示。
弯曲前后网格的变化 （a）弯曲前；（b）弯曲后 显微镜观察、测量弯曲后网格的尺寸和形状的变化情况，可以看 出弯曲变形的特点。
（1）通过对网格的观察， 可以看出弯曲圆角部分的网格 发生了显著的变化，原来的正 方形网格变成了扇形。靠近圆 角部分的直边有少量变形，其 余直角部分没有发生变形，说 明弯曲变形的区域主要发生在 弯曲圆角部分。
（2）在弯曲变形区内，从网格的变化情况来看，板料在长、宽、 厚三个方向都发生了变形。
长度方向
板料内区的纵向网格
而板料外区的纵向网
最内区的圆弧最短，区越长，最外区的圆弧最
其长度远小于弯曲前的直 长，其长度明显大于弯曲
线长度，说明区内的材料 前的直线长度，说明外区
受到压缩。
材料受到拉伸。
厚度方向
由于内侧长度方向缩短，因此厚度应 增加，但由于凸模紧压坯料，厚度方向增 加不易。外侧长度伸长，厚度要变薄。因 为增厚量小于变薄量，因此板料厚度在弯 曲变形区内有变薄现象。弯曲变形程度越 大，弯曲部位的变薄越严重。
简述弯曲变形的变形特点
简述弯曲变形的变形特点
弯曲变形是指物体在外力作用下产生的弯曲形变。
它是许多结构和工程中常见的变形形式，具有以下几个特点。
首先，弯曲变形一般发生在杆件或梁上。
当外力施加在杆件或梁的端点处时，由于外力的作用，杆件或梁会发生挠度，也就是形成弯曲形状。
这种形变特点使得弯曲变形成为一种常见的结构设计和分析问题。
其次，弯曲变形是非常重要的因为它与结构的刚度和强度密切相关。
杆件或梁的弯曲刚度决定了结构的变形和挠度，而弯曲变形的刚度与杆件或梁的几何形状、材料性质以及外力大小有关。
因此，对于结构和工程设计而言，了解弯曲变形的特点和规律对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。
此外，弯曲变形的形态和分布是非常复杂的。
根据杆件或梁的几何形状、材料特性和外力条件不同，弯曲变形的程度和形态也会有所差异。
一些杆件或梁会出现单一的弯曲点，而另一些则会出现多个弯曲点，形成复杂的变形形态。
总结起来，弯曲变形在结构和工程中是一种常见的变形形式。
它具有杆件或梁上发生、与刚度和强度密切相关以及复杂的变形形态等特点。
了解和掌握弯曲变形的特点对于进行结构设计和分析工作至关重要。
机械设计与制造《3.1.1 弯曲变形过程及特点》
〔3〕弯曲时存在回弹现象,弯曲工件的角度和圆 角半径往往与模具不一致。卸载前板料的内半径 rt 与凸模的半径吻合在卸载后增加至r0，卸载前弯曲 中心角为αt 与凸模顶角相吻合，卸载后变化为 α0 。
图3-3 板料弯曲前后网格的变化
第二页，共三页。
图3-4弯曲件的弹性回跳
内容总结
311 弯曲变形分析。如图3-2所示，设坯料厚度为t，宽度为B，弯曲变形的特征参数定义如下。 弯曲变形后坯料内侧圆角半径r与坯料厚度t的比值r/t。弯曲变形后，坯料的一局部与另一局部之间的 夹角，也往往是制件图上标注的角度。制件角a 的平分面与坯料内外表相交得到的直线。坯料产生弯 曲变形后，以弯曲线为界，坯料的一局部相对于另一局部发生的转角，也就是弯曲变形区中心角。图 3-3 板料弯曲前后网格的变化
第三页，共三页。
311 弯曲变形分析
2 弯曲变形参数
如图3-2所示，设坯料厚度为t，宽度为B，弯曲变形的特征参数定义如下。 〔1〕相对弯曲半径r/t 弯曲变形后坯料内侧圆角半径r与坯料厚度t的比值r/t。 〔2〕制件角a
弯曲变形后，坯料的一局部与另一局部之间的夹角，也往往是制件图上标注的角度。
〔3〕弯曲线l 制件角a 的平分面与坯料内外表相交得到的直线。 〔4〕弯曲角q
坯料产生弯曲变形后，以弯曲线为界，坯料的一局部相对于另一局部发生的转角，也就是弯曲变形区中 心角。
311 弯曲变形分析
3 弯曲变形特点
〔1〕 弯曲变形区主要集中在圆角局部。
〔2〕变形区外拉内压，其间有中性层。中性层 弯曲前后长度保持不变，弯曲后向弯曲内侧偏移 了一段距离。
弯曲变形分析
弯曲变形分析弯曲过程中，当坯料上作用有外弯曲力矩时，坯料的曲率半径发生变化。
图1表示板弯曲变形区(ABCD部分)内切向应力的变化情况。
弯曲过程中内区(靠近曲率中心一侧)切向受压，外区(远离曲率中心一侧)受拉。
根据变形程度，弯曲过程可分为三个阶段：1)弹性弯曲。
在变形开始时变形程度较小，坯料变形区应力最大的内、外表面的材料没有产生屈服，变形区内材料仅为弹性变形。
此时的切向应力分布如图3-1a所示。
2)弹-塑性弯曲。
随着变形的增大，坯料变形区内、外表面材料首先屈服，进入塑性变形状态。
随着变形的进一步增大，塑性变形由表面向中心逐步扩展。
切向应力分布如图3-1b。
3)纯塑性弯曲。
变形到一定程度，整个变形区的材料完全处于塑性变形状态。
切向应力分布如图3-11c。
弯曲变形过程在压力机上采用压弯模具对板料进行压弯是弯曲工艺中运用最多的方法。
弯曲变形的过程一般经历弹性弯曲变形、弹-塑性弯曲变形、塑性弯曲变形三个阶段。
现以常见的V 形件弯曲为例，如图1 所示。
板料从平面弯曲成一定角度和形状，其变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的，弯曲圆角区域为主要变形区。
弯曲开始时，模具的凸、凹模分别与板料在 A 、B 处相接触。
设凸模在 A 处施加的弯曲力为 2F （见图 1 a ）。
这时在 B 处（凹模与板料的接触支点则产生反作用力并与弯曲力构成弯曲力矩M = F·（L 1 /2），使板料产生弯曲。
在弯曲的开始阶段，弯曲圆角半径r很大，弯曲力矩很小,仅引起材料的弹性弯曲变形。
图1 弯曲过程随着凸模进入凹模深度的增大，凹模与板料的接触处位置发生变化，支点 B 沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂 L 逐渐减小，即 L n < L 3 < L 2 < L 1 。
同时弯曲圆角半径 r 亦逐渐减小，即 r n < r 3 < r 2 < r 1 ，板料的弯曲变形程度进一步加大。
弯曲变形程度可以用相对弯曲半径 r/t表示，t为板料的厚度。
弯曲变形的过程及
肖永茂
弯曲变形的过程
弯曲变形过程： 如图3.1.2所示V形件的弯曲， 随着凸模进入凹模深度的增大，凹模与板料
的接触处位置发生变化，支点B沿凹模斜面 不断下移，弯曲力臂l 逐渐减小，接近行程 终了，弯曲半径r继续减小，而直边部分反 而向凹模方向变形，直至板料与凸、凹模 完全贴合。
中性层。应变中性层长度的确定是今后进行弯曲件毛坯展
开尺寸计算的重要依据。当弯曲变形程度很小时，应变中 性层位置基本上处于材料厚度的中心，但当弯曲变形程度 很大时，可以 发现应变中性层位置向材料内侧移动，变 形量愈大，内移量愈大。
3. 变形区材料厚度变薄的现象
弯曲变形程度愈大，变形区外侧材料受 拉伸长，使得材料厚度方向的材料减薄； 变形区内侧材料受到压缩，使得材料厚度 方向的材料增厚。应变中性层位置向材料 内侧移动，外侧的减薄区域随之扩大，内 侧的增厚区域随之缩小，外侧的减薄量大 于内侧的增厚量，因此使弯曲变形区的材 料厚度。变薄程度愈大，料的相对宽度B/t（B是板料的宽度，t是板料的厚度） 对变形区的材料变形有很大影响。一般将相对宽度B/t大于 3的板料称为宽板，相对宽度B/t小于等于3的板料称为窄板 。 窄板弯曲时，宽度方向的变形不受约束。由于弯曲变形区外 侧材料受拉引起宽度方向收缩，内侧材料受压引起宽度方 向增厚，其横断面形状变成了外窄内宽的扇形，变形区横 断面尺寸发生改变称为畸变。 宽板弯曲时，在宽度方向的变形会受到相邻部分材料的制约 ，材料不易流动，因此其横断面形状变化较小，仅在两端 会出现少量变形。
2.弯曲变形区存在应变中性层
比较变形区内前后相应位置的网格线长度可知，板料的外区 （靠 凹模一侧） ，纵向纤维受拉而伸长；内区（靠 凸模 一侧） ，横向纤维受压缩而缩短。内、外区至板料的中 心，其缩短和伸长的程度逐渐变小。由于材料的连续性， 在缩短和伸长两个变形区域之间。其中必定有一层金属纤 维材料的长度在弯曲前后保持不变，这一金属层称为应变
第一至二节 弯曲变形过程分析
第二节 弯曲变形工艺计算
一、缷裁后弯曲件的回弹 1、回弹现象 塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形 保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发 生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹。 2、回弹现象的表征及模具相关尺寸的修正 1）回弹的表现形式： ①曲率1/ρ减小,弯曲半径r 增大； ②弯曲中心角α减小，相应 弯曲角φ增大。
一、缷裁后弯曲件的回弹
4、减少回弹值的措施
1）选用合适的弯曲材料
2）改进弯曲件的结构设计 3）改进弯曲工艺 （1）采用校正弯曲代替自由弯曲； （2）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点σs降低。对回 弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲； （3）采用拉弯工艺。 4）改进模具结构 （1）补偿法 （2）校正法 （3）软凹模法
第二节 弯曲变形工艺计算
二、最小相对弯曲半径rmin/t 相对弯曲半径 r/t 是指弯曲件内侧圆角半径与板料厚度的 比值，表示板料弯曲变形程度的大小。
二、最小相对弯曲半径rmin/t
1、切向应变与相对弯曲半径的关系
由式 4-9 可见，弯曲变形的最大切向应变与相对弯曲半径 r/t成反比。因此，以相对弯曲半径表示弯曲的变形程度，r/t 愈小表示变形程度愈大。 2、最小相对弯曲半径rmin/t的概念 最小弯曲半径rmin： 在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小 圆角半径。 常用最小相对弯曲半径rmin/t表示弯曲时的成形极限。其值 越小越有利于弯曲成形。
二、最小相对弯曲半径t
3、影响最小相对弯曲半径rmin/t的因素 1)材料的力学性能： 塑性越好，许可的最小弯曲半径就越小。
2)弯曲中心角a： 弯曲中心角愈小，愈利于降低最小弯曲半径数值；当 a 为 60°-70 ° 时其影响就很小。 3)板料的方向： 弯曲时弯曲线垂直于纤维方向比平行时效果好，可得到较小 的最小弯曲半径。
23弯曲变形过程及变形特点
1、弯曲的变形过程
2、弯曲的变形特点
六、布置作业
弯曲的变形过程如何？有哪些特点？
三、导入新课
弯曲它在整个过程当中只发生了弹性变形及塑性变形而没有发生断裂分离的现象。这节课我们来研究它的变形过程及特点。
四、新课教学
1、弯曲变形过程
V形弯曲是最基本的弯曲变形。
1）弯曲变形时板材变形区受力情况分析
变形区主要在弯曲件的圆角部分，板料受力情况如图所示。
2）弯曲变形过程（右图）
自由弯曲校正弯曲
弹性弯曲塑性弯曲
弯曲效果：表现为弯曲半径和
弯曲中心角的变化（减小）。
2、板料弯曲的变形特点
1）中性层的内移
２）变形区板料厚度变薄和长度增加
中性层内移，拉区扩大，压区减小，板料的减薄大于板料的增厚弯曲件一般用宽板，宽度不变，只有长度增加
３）细而长的板料弯曲后的纵向翘曲与窄板弯曲后的剖面畸变管材、型材弯曲后的剖面畸变。
教案
年月日编号：23
班别
08秋模具班
班
班
班
日期
月日节
月日节
月日节
月日节
课题
弯曲变形过程及变形特点
目的
要求
1、了解弯曲的变形过程
2、掌握弯曲的变形特点
重点
弯曲的变形过程及变行特点
难点
弯曲的变形过程及变行特点
教
学
过
程
一、组织教学
清点学生人数，填写《教室单复习上节课的内容。
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二、弯曲时的中性层
在弯曲的初始阶段，以初始中面为界，内区受压 缩，外区受拉伸。
外层：
弯曲前：V=LBt 弯曲后： V=π（R2-ρ02 ） B α/2π
பைடு நூலகம் 内层：
临近板初始中面而偏于内区的一层(第4层)金属， 一开始受压缩；随着弯曲过程的进行，这层不 再进一步承受压缩，到某一时刻其塑性应变增 量变为零，以后就会受到拉伸，并逐渐恢复它 的初始长度，成为应变中性层。
板的弯曲变形区应分为三个不同的区域：
I区：包括曲率半径大于初始中面的各层， 即 R 1 (R 2 r2 ) 区域内的金属，在弯
2
曲过程中切向始终受拉;，
II区，包括曲率半径小于最终应力中性层
的各层，即 r Rr
区域内的金
属在弯曲过程中切向始终受压；
III区：包括初始中面与最终应力中性层 之间的各层，即 Rr 1 (R 2 r2 )
弯曲变形过程及特点
弯曲：把板料、管材或型材等弯曲成一 定的曲率或角度，并得到一定形状零件 的冲压工序。
常见的弯曲加工：使用弯曲模压弯，折弯、拉 弯、辊弯以及辊压成形。
级进模
一、弯曲变形的特点
图示为板材在V形模内的校正弯曲过程
1 观察变形后弯曲件坐标网的变化
(1)圆角部分的正方形网格变成了扇形，而远离圆角的两 直边处的网格没有变化。
d
(
)
d
1.155 代入平面应变条件下的Mises屈
服条件，
于是有
d
d 1.155
上式积分的边界条件：
在外表面 R, 0
在内表面 r, 0
应力分布图中， 把σθ等于零的金属层称
为应力中性层。可由 条件确定：
处σρ的连续
ln ln
R
r
得： Rr 应力中性层
(2)变形区内，板料外区纵向金属纤维受拉而变长，内区 纵向金属纤维受压而缩短。其间有一金属纤维层长度 不发生变化，称为应变中性层。
(3)板材弯曲时，分宽板和窄板两种情况：宽板 (b/t>3)的横截面几乎不变；窄板(b/t<3)的横截 面则变成扇形。
(4)板材弯曲变形程度可用相对弯曲半径r/t来表示。 r/t越小，表明弯曲变形程度越大。
应力、应变状态
窄板(b/t<3)弯曲时金属在宽度方向上可以自由 变形，故为立体应变状态和平面应力状态，
宽板(b/t>3)弯曲时宽度方向上的变形阻力很大， 材料不能自由变形， 应变接近于零，故为 平面应变状态和立体 应力状态。
2 宽板弯曲时的应力分析如下：
在变形区取一微元体，力的平衡方程式为
2
区域内的金属，在弯曲过程中切向先受
压后受拉，会出现塑性卸载。