2021年成形极限图FLD或FLC实验报告
flc成形极限曲线
flc成形极限曲线
FLC（成形极限曲线）是指在压力和应变的作用下，材料在成形过程中能承受的最大应变。
成形极限曲线的绘制可以帮助确定材料在成形过程中的可塑性和合适的成形工艺参数。
成形极限曲线一般由成形极限曲线试验得到，具体过程如下：
1. 选择合适的试样尺寸和材料；
2. 将试样放置在成形模具中，施加适当的应变率；
3. 当试样发生断裂或出现不可逆应变时，停止测试；
4. 记录断裂位置和发生断裂时的应变；
5. 重复进行多次试验，得到不同应变率下的断裂位置和应变；
6. 根据试验结果绘制成形极限曲线。
成形极限曲线可以直观地显示出材料的可塑性，曲线的形状与材料的成形性能密切相关。
一般来说，成形极限曲线的形状越平缓，材料的可塑性越好，反之则可塑性较差。
成形极限曲线对于合理设计成形工艺、选择合适的材料以及预测材料在成形过程中的变形行为都具有重要意义。
金属薄板成形性能与试验方法 成形极限图(FLD)试验
１． 试样表面上网格圆畸变后的形状如图３ ０５ 所示， 畸变后网格圆的长轴记作ｄ 短轴记作ｄ、 ２并将ｄ ，
和 ｄ 近似视为试样平面内一点上的两个主应变方向。 ７
ｄ 夕 ｄｏ ｄ ＜ｄｏ ， ，
ｄＪ ｄｏ ｄ －ｄ． ， ，
ｄ ｄ， ｄ ， ｄ ＞ ａｄ， ， 户
图 ３ 网格圆畸变 １． 测量临界网格圆的长、 ０６ 短轴 ｄ 和 ｄ 时， ， ２ 可以使用读数显微镜、 测量显微镜、 投影仪或专门设计的 测量工具、 检测装置等压 如工程应变比例尺， 见附录 Ａ（ 参考件）。 」 １． 根据测量结果， ０７ 按公式（）（） １ ，２计算试样的表面极限应变。
图 ２ 网格圆图案
６２ 试样表而的网格圆可用照像制版、 ． 光刻技术、 电化学腐蚀或其他方法制取。
６３ 网格圆初始直径ｄ 的大小， ． 。 影响试验的测量计算结果， 其选用原则为： 采用大尺 寸 模具时可将 ｄ ， 的数值取大一些， 而用小尺寸 模具时则取小一些。
６４ 如果使用本标准 ７ １ ． ． 条推荐的凸模尺寸， 则推荐使用 ｄ＝１５ ＂． 的网格圆。 ｏ ． ２５ ＾ ｍｍ ６５ 网格圆直径的偏差不大 ｆ ． － 其数值的 ２ Ｙ４ ｏ
了 模具
７１ 对于试验模具的几何尺寸 （ ． 包括拉深筋的部位、 形状和尺寸等） 不作具体规定， 仅推荐使用直径为
伸试验和液压胀形试验 。 ４２ 刚性凸模胀形试验时， ． 将一侧表面制有网格圆的试样置于凹模与压边圈之间， 利用压边力压紧拉 国家技术监督局 １ ９ 一 ２ １ 批准 ９５１一３ １ ９ 一 ８ ０ 实施 ９ ６０ 一 １
ＧＢ Ｔ ５ ２ ． 一 １ ９ ／ １ ８ ５ ８ ９ ５
深筋以外的试样材料， 试样中部在凸模力作用下产生胀形变形并形成凸包（ 见图 １ ， ）其表而上的网格圆 发生畸变， 当凸包上某个局部产生缩颈或破裂时 ， 停止试验 ， 测量缩颈区（ 或缩颈区附近） 或破裂区附近 的网格圆长轴和短轴尺寸， 由此计算金属薄板允许的局部表面极限主应变量（， 或（， ２。 ｅ，２ 。、 ） ｅ） 。
成形极限图试验
成形极限图试验成形极限图（FLD）或成形极限曲线（FLC）是板料冲压成形性能发展过程中的较新成果。
成形极限图的试验方法如下所述：1）在试验用坯料上制备好坐标网格；2）以一定的加载方式使坯料产生胀形变形，测出试件破裂或失稳时的应变ε1、ε2（长、短轴方向）；3）改变坯料尺寸或加载条件，重复2）项试验，测得另一状态下的ε1、ε2；4）取得一定量的数值后，在平面坐标图上描绘出各试验点，然后圆滑连线，作出FLD。
成形极限曲线将整个图形分成如1所示的三部分：安全区、破裂区及临界区。
图1 成形极限图及其用法于大型复杂薄板冲压件成形时,凹模内毛坯产生破裂的情况较多。
这一部分毛坯一般是在拉应力作用下成形的，变形区内产生的断裂是延性断裂。
掌握板材拉伸失稳理论，利用成形极限图，可以对这种破坏问题较快地作出判断，找出原因，提出相应的解决办法。
拉伸失稳理论是计算建立成形极限图的基础。
拉伸失稳是指在拉应力作用下，材料在板平面方向内失去了塑性变形稳定性而产生缩颈，并随这发生破裂。
拉伸失稳可分为分散失稳和集中失稳两种。
分散性失稳是指板料的塑性变形达到一定程度后，变形开始出现在材料内某些性能不均匀或厚度不均匀的部位，载荷开始随变形程度增大而减小，由于应变硬化，这些缩颈能在一定的尺寸范围内转移，使材料在这个范围内产生一种亚稳定的塑性流动，故载荷下降比较缓慢。
但由于材料的硬化增强，变形抗力又有所提高，最后，最薄弱的环节逐渐显示出来，缩颈就逐步集中到某一狭窄区段，这样就逐渐形成了集中失稳。
产生集中失稳时，缩颈点也不能再转移出去，此时金属产生不稳定流动，由于这时承载面急剧减小，变形；力也就急剧下降，很快就异致破坏。
成形极限是指材料不发生塑性失稳破坏时的极限应变值。
但由于目前失稳理论的计算值还不能准确反映实际冲压成形中毛坯的变形极限，在实际生产中普遍应用由实验得到的成形极限图。
成形极限图（FLD），也称成形极限线（FLC）是对板材成形性能的一种定量描述，同时也是对冲压工艺成败性的一种判断曲线。
成形极限图的测试-应用和可信度分析
1 引言
汽车和摩托车的许多零件如覆盖件 、油箱等都 是用薄钢板冲压成形的 , 在冲压零件的选材和制定 冲压工艺时常常用到成形极限图 。
成形极 限图(Forming Limit Diagrams)也称成 形极限曲线(Forming Limit Curves), 常 用 FL D 或 F LC 表示 。成形极限图是 判断和评定金属薄板成 形性的最为简便和直观的方法 , 是对板材成形性能 的一种定量描述 , 是解决板材冲压问题的一个非常 有效的工具 , 同时也是对冲压工艺成败性的一种判 断曲线 。相对于通常使用的基本成形性能指标(σs , σb 和 δ)及杯突值而言 , 成形极限图可以较好地反
· 498 ·
图 4 成形极限图
图 5 成形极限曲线
说明模拟计算 F LC 具有较高的可信度 。 将极限应 变分布条带的上限连成曲线 , 所得实际测量 F LC 应 变值均大于模拟计算应变值 2 %～ 8 %。 因为实际 测量的极限应变值是板材出现颈缩或破裂附近的应 变 , 在实际使用中不应超过该值 , 所以使用模拟计算 的 F LC 进行冲压零件选材预测是较为安全的 , 模拟 计算 F LC 可以应用于实际分析 。 在使用实际测量 F LC 时 , 如 F LC 为极限应变分布条带的上限 , 选材 预测时应取较大的安全裕度 ;如 F LC 为极限应变分 布条带的平均值 , 选材预测时可取较小的安全裕度 ; 如 F LC 为极限应变分布条带的下限 , 选材预测时所
成形极限图的测试应用和可信度分析形特点的材料性能这是非常重要的问题对多种冷轧钢板的成形极限图进行了测试并与动应变测试分析系统模拟计算的成形极限曲线作了比较应用成形极限图对胀形类和拉深类实物冲压零件进行选材预测对应用成形极限图选材预测的可信度作了分析d0d1胀形状态网格圆的三种畸变状态成形极限图测试原理成形极限图可以用实验测试得到gbt158251995对试验方法作了规定自动应变测试分析系统根据有关的经验公式模拟计算出来实验测试实验测试fl试验时先在试样表面印制标准的圆网格然后将不同宽度的试样分别置于凹模与压边圈之间利用压边力压紧拉深筋以外的试样材料使之不产生材料的流动试样中部在凸模力作用下产生胀形变形并形成凸包见图测量缩颈区或破裂区附近的网格圆长轴和短轴尺寸由此计算金属薄板允许的局部表面极限应变ln100ln100为横向坐标建立表面应变坐标系
金属薄板成形性能与试验方法 成形极限图(FLD)试验
５ 试样 ５１ 根据试验装置特点和试验原理确定试样尺寸、 ． 形状和数里。如果使用本标准 ７ １ ． 条推荐的凸模尺 寸， 则推荐使用边长 １０ 的方形（ ８ ｍｍ 或内接圆直径 １０ 的正多边形 ， ８ｒ ｍ ｉ 或直径 １０ ８ ｍｍ的圆形） 试样
６１ 为了测定试样的表面应变壁， ． 应在试样一侧表面制取 一 定数ｆ的网格圆， ｉ ｌ 网格圆的数Ｍ和排列图
案自行设计（ 叮附加某些必要的符号）图 ２ ， 所示图案供参考。
ＧＢ Ｔ ５ ２ 。 一 １ ９ ／ １８ ５８ ９５
Ｏ ０ ＯＯ Ｏ ｅ
Ｏ０Ｏ００Ｏ ＯＯ０Ｏ ＯＣ Ｏ００ＯＯＣ ＯＯ０００ｅ ００ ０００Ｃ
主要用来测定成形极限图的右半部分（ 双拉变形区， 、 ， ＞ｏ １ ，２ ）如果在试样与 即。＞０ｅ 或。 ， ＞０Ｅ ＞０ ，
凸模之间加衬合适厚度的橡胶（ 或橡皮） 薄垫， 可以比较方便地获得接近于等双拉应变状态（， ： ｅ＝ｅ或 。＝。） ， ２下的表面极限应变量 ， 通常 ， 不同的润滑条件选择地越多， 试验确定的成形极限图越可靠。 ４３２ 采用不同宽度的试样 ．．
带有网格圆图案一侧的试样表面进行润滑 ， 允许使用润滑油将固体润滑薄膜粘敷在待润滑的试样表面。 ８２ 压边力 ． ８２ １ 压边力应压紧拉深筋以外的试样材料， ．． 保证它们不发生变形流动。 ８２２ 对同一尺寸规格或相同润滑方式下的试样进行重复试验时， ．． 压边力偏差不超过士５ ％ｎ ８３ 试验速度 ． 对试验速度（ 凸模运动速度） 不作具体规定， 但不允许试验停机时产生较大的惯性运动， 以便及时准 确地捕捉试样凸包出现缩颈或破裂的瞬间。 试验装置与试验机
成形极限曲线的应变路径
成形极限曲线的应变路径一、前言成形极限曲线是金属材料塑性变形过程中的一种重要指标，它描述了材料在不同应变率下所能承受的最大应变量。
成形极限曲线的研究对于金属加工过程的优化和材料设计具有重要意义。
本文将从成形极限曲线的定义、测定方法、应变路径等方面进行详细介绍。
二、成形极限曲线的定义成形极限曲线（FLC）是指在轧制或拉伸等塑性加工过程中，材料发生局部颈缩时，应变和应力之间的关系曲线。
它描述了材料在不同应变率下所能承受的最大应变量，也即是该材料在塑性加工时所能达到的最大塑性程度。
三、成形极限曲线的测定方法1. 压缩试验法压缩试验法是测定成形极限曲线最常用的方法之一。
其基本原理是将金属样品置于压力机上，在不断增加压力下进行压缩，记录下相应的应力和应变数据，并根据数据绘制出成形极限曲线。
2. 拉伸试验法拉伸试验法也是测定成形极限曲线常用的方法之一。
其基本原理是将金属样品置于拉伸试验机上，在不断增加载荷下进行拉伸，记录下相应的应力和应变数据，并根据数据绘制出成形极限曲线。
3. 模拟成形法模拟成形法是指通过计算机模拟塑性加工过程中的应变路径，预测材料在不同应变率下的成形极限曲线。
该方法具有高效、经济、精确等优点，因此在材料设计和工艺优化中得到了广泛应用。
四、成形极限曲线的应变路径1. 单向压缩单向压缩是指在垂直于轧制方向的平面内进行压缩。
该方法可以产生较为均匀的塑性流动，因此被广泛用于成形极限曲线的测定。
2. 双向压缩双向压缩是指在垂直于轧制方向的平面内进行两次压缩。
该方法可以产生较为复杂的塑性流动，因此对于一些特殊材料（如铝合金）具有重要意义。
3. 模拟成形模拟成形是指通过计算机模拟塑性加工过程中的应变路径，预测材料在不同应变率下的成形极限曲线。
该方法可以模拟各种复杂的应变路径，因此对于一些特殊材料具有重要意义。
五、总结本文从成形极限曲线的定义、测定方法、应变路径等方面进行了详细介绍。
成形极限曲线是金属材料塑性变形过程中的一种重要指标，它描述了材料在不同应变率下所能承受的最大应变量。
2021年金属塑性成形实验报告
姓名:学号:班级:航空宇航制造工程系机电学院西北工业大学一、 原理1.1 成形极限图板料冲压成形性能包含抗破裂性、 贴模性和定形性。
影响板料冲压成形性能原因较多, 如材料性能、 零件和冲模几何形状与尺寸、 变形条件（变形速度、 压边力、 摩擦和温度等）以及冲压设备性能和操作水平等。
板料贴模性是指板料在冲压过程中取得模具形状能力, 定形性是指零件脱模后保持其在模具内所取得形状能力。
影响贴模性原因通常有成形过程中发生内皱、 翘曲、 塌陷和鼓起等, 这些几何面缺点会使贴模性降低。
在影响定形性诸原因中, 回弹是最关键原因。
零件脱模后, 常因回弹较大而产生较大形状偏差。
板料贴模性和定形性好坏是否, 是决定零件形状尺寸正确度关键原因。
抗破裂性则通常被作为评定板料冲压成形性能指标。
板料在成形过程中会出现失稳现象, 即拉伸失稳和压缩失稳。
拉伸失稳是板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂; 压缩失稳是板料在压应力作用下出现皱纹。
板料在失稳前能够达成最大变形程度通常称为成形极限。
成形极限分为总体成形极限和局部成形极限。
总体成形极限反应板料失稳前一些特定总体尺寸能够达成最大变形程度, 如极限拉深系数、 极限胀形高度和极限翻边系数等均属于总体成形极限。
总体成形极限常见作工艺设计参数。
局部成形极限反应板料失稳前局部尺寸能够达成最大变形程度, 如成形时局部极限应变即属于局部成形极限。
成形极限图（Forming Limit Diagrams,缩写FLD ）是板料在不一样应变路径下局部失稳极限1e 和2e （工程应变）或1ε和2ε（真实应变）组成条带形区域或曲线, 它全方面反应了板料在单向和双向拉应力作用下局部成形极限, 由Keeler 和Goodwin 等人在60年代中期提出。
成形极限图为定性和定量研究板料局部成形性能奠定了基础。
在此之前, 板料多种成形性能指标或成形极限大多以试样一些总体尺寸改变到某种程度（如发生破裂）来衡量, 而这些总体成形性能指标或成形极限不能反应板料上某一局部危险区变形情况。
Autoform-FLD 成形极限图
說時在的對於不是學材料科系的人，對於成形的一些觀念，都是來自於軟體代理商上課時簡略帶過。
FLD(Forming Limit Diagram)曲線對於做AF的人多多少少也要懂一些。
老實說我也不是很懂。
1.材料在成形時所受到的應變可分解成兩個互相垂直的應變。
2.一般長軸方向定義為主應變，短軸方向為次應變。
3.主應變與次應變均為正值時，表示材料受到雙軸向拉伸作用，如張出成
形。
4.若主應變為正，次應變為負，表示材料處於拉伸—壓縮狀態，如拉力試驗
或深衝成形。
5.若次應變為零，此時之應變狀態稱為平面應變(plane strain) 。
主應變 = (d1-d0)/d0 次應變 = (d2-d0)/d0
————————————————————————————————————
成形極限圖曲線
∙判斷成形之嚴厲程度
∙了解材料嚴厲成形部位所處之應變狀態
∙模具設計參考
∙材料及潤滑條件的選用
∙監視模具之磨損狀況
∙破壞分析與改正措施
1.當發生破裂，可由應變分布及應變狀態來尋求改善方法。
2.改變模具圓弧半徑、挾持力、胚料形狀尺寸、潤滑條件、壓條位置或改變
加工道次，使嚴厲成形部位之應變能遠離平面應變，或使應變分佈更均勻。
3.降低主應變，或使次應變向右或向左移。
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金属薄板成形极限曲线（FLC ）
测定试验汇报
测试人:
审核人:
日期:
北京航空航天大学
板料成形研究中心
QQ:
1引言
中国 XXXX 与北京航空航天大学就 xxx 项目”进行“金属薄板成形极限曲线（FLC）测定试验”专题技术服务合作。
北京航空航天大学板料成形中心参考GB/T15825-《金属薄板成形性能与试验方法》标准和试验方法, 对 xxx 提供 xx 种板料进行成形极限曲线（FLC）试验测定, 最终为 XXX 提供该项目板料成形性性能对应试验数据图表。
2测试材料
表 1 .1 测试材料规格参数表
规格（厚度材料
mm ）强度等级（抗
拉 MPa ）
热处理状
备注
态
3测试试验设备与模具
此次成形极限试验设备采取北航自主研发板材成形性能试验机——BCS-30D（图1）。
停机采取载荷下降法方法控制。
图1BCS-30D 通用板材成形性能试验机
4.5 成形极限图（FLD ）
4.5.1试验原理: 在试验室条件下测定成形极限图时, 采取刚性凸模对试样进行胀形
方法, 必需时可辅以拉伸试验和液压胀形试验。
在采取刚性模胀形试验方法时, 将一侧表面制有网格圆试样放置于模具与压边圈之间, 利用压边力压紧拉深筋以外试样材料, 试样中部在凸模作用下产生变形并形成凸包（见图 1）, 其表面上网格圆发生变形, 当凸包上某个局部产生颈缩或者破裂时停止试验, 测量颈缩区或者破裂区周围网格圆长轴与短轴
尺寸, 由此计算金属薄板许可局部表面极限应变量（ε1、 ε2）或（δ1、 δ2）。
对取得数据点不理想试验件（关键是等双拉区）, 可采取液压胀形方法, 参见 4.3刚模胀形和液压
胀形。
在成形极限试验过程当中, 关键经过两种方法取得不一样应变路径下表面极限应变量。
第一个方法是经过改变试样与凸模接触面之间润滑条件, 关键用来测定成形极限图右侧部分（双拉变形区, 即ε1＞0、 ε2≥0 或者δ1＞0、 δ2≥0）。
若在试样与凸模之间加以更理想润滑介质, 可较为方便取得靠近于等双拉（ε1=ε2 或者δ1=δ2）区域表面极限应变量, 通常不一样润滑条件选择越多, 试验确定数据点越能反应成形极限曲线。
第二种方法是采取不一样宽度试样, 关键用来测定成形极限图左侧部分（拉压变形区, 即ε 1＞0、 ε2≤0 或者δ1＞0、 δ2≤0）。
假如试样宽度选择适宜, 能够取得靠近于单向拉伸应变状态（ε1=-2*ε2 或者δ1=-2*δ2）和平面应变状态（ε2=0 或者δ2=0）下表面极限应变量。
4.5.2 试验试样制备
依据试验装置特点和试验原理, 为了预防窄条矩形试样在拉深筋处开裂, 此次试验试样确定为中部稍窄、 两端稍宽阶梯形状, 其尺寸如图 3（单位 mm ）所表示, a=20, 40; b=60,80; c=100,120,140,160; 其中 180mm 宽度试件为 180mm*180mm 方板, 无需加工。
试样在线切割机上进行制备, 每种尺寸样件制备 3 个试样。
图 1 FLD 试件及几何尺寸
根据图 3 加工完成以后试样, 进行表面清理, 去除油污和表面脏物, 打磨毛刺、圆角等, 然后进行网格印制。
网格采取电腐蚀方法印制其含有清楚度高、不易磨损等优点, 所以此次试验中利用金属电腐蚀仪在FLD 试件表面上用腐蚀法制成直径为2.5mm 圆形网格, 印制完后试件图如图 4 所表示。
网格制备完成以后清理板材表面脏物, 确定板材表面干燥,
预防氧化、腐蚀等破坏。
图 2 印制网格后试样
4.5.3试验基础过程
在试样制备工作完成以后, 利用BSC-30D 设备进行刚性凸模胀形试验。
试验过程中对凸模表面和试样（无网格一侧）表面进行润滑, 试验过程通常采取国家标准要求润滑剂进行润滑。
依据本试验室现有条件, 采取黄油+薄膜（0.04mm）作为润滑剂。
预先将润滑剂涂抹（放置）于凸模表面, 试件放置时需将试样无网格一侧表面与凸模相对, 且试件放置需要对称于凸模中心, 润滑剂与试件放置正确后方可进行试验。
试验过程中, 预先采取压边力将板材压住（预防材料流动）。
另要求出现下述任意情况, 试验无效, 需反复试验。
A: 试样颈缩或者破裂发生在凹模口周围
B: 使用不一样宽度试样时, 试样侧边发生撕裂C:
试样在拉深筋周围破裂
D: 选不出合理临界网格圆
经过以上基础步骤, 选出每个规格合理试验件进行应变测量。
又为了使板材应变更靠近于其真实应变, 本组次试验等双拉区点采取液压胀形方法取得。
4.5.4成形极限图（FLD）测定
在完成胀形试验基础之上, 需要进行测量和计算薄板表面极限应变量。
需要测量和计算变形圆称之为临界网格圆, 从工程应用见解出发, 临界网格圆选择关键根据以下几点参考:
A: 将位于颈缩区、不过未破裂网格圆作为临界网格圆
B: 将紧靠缩颈或者破裂网格圆作为临界网格圆
C: 将与缩颈或破裂横贯其中之网格圆相邻网格圆作为临界网格圆
e
1 选择网格临界圆时, 为了确保试验结果一致性, 需要确保使用同一个临界网格圆选择方法进行选择, 这么才能使得计算和标绘成形极限图有可靠性。
试样表面上印制网格圆在胀形试验以后关键发生变形有三种方法（见图 7）, 初始圆直径记为 d0, 畸变后网格圆长轴记为 d1、 短轴记为 d2, 并将 d1、 d2 近似视为试样表面内一点上两个主应变方向。
图 3 网格畸变三种方法
经过测量临界网格圆长、 短轴 d1 和 d2, 能够取得表面极限应变, 计算公式如公式1、 公式 2 所表示。
d d 0
*100% 1 d 0 e
d 2 2 d 0
d d 0 *100%
公式 1 ln 1 l （n 1
d 0 1+
e ） 1 ln d 2
d 2 l （n 0 1+
e ） 2 公式 2
以表面应变δ2（或ε2）为横坐标, 表面应变δ1（或ε1）为纵坐标, 建立表面应变坐标系。
在δ2-δ1 坐标系中, 习惯将δ2 和δ1 分度百分比取 2:1, 在ε2-ε1 坐标系中二者分度通常相同。
将计算网格极限应变值投影于建立表面应变坐标系中, 将她们连接成合适曲线即可取得成形极限图。
此次试验网格变形测量过程在北航 GMASystem 网格应变自动测试系统（如图 7）上进行。
该系统测量误差在 0.2%以内, 完全满足测量精度要求。
测试过程当中, 首先选择合理变形区域, 然后经过相机进行两个方位摄影, 在 GMASystem 网格应变自动测试系统进行图像识别, 取得变形后试件网格尺寸, 依据公式 1、公式 2 计算应变量, 取得不一样尺寸、不一样润滑条件下试件变形, 将所测量数据点投影于ε2-ε1坐标系中即可取得板材成形极限图。
图 4 GMASystym 网格应变测试分析系统
4.5.5成形极限图（FLD）测试结果
根据图3 测试方法, 利用图4 测试工具, 取得板料应变数据见附表, 再经过专业绘图软件对数据进
行处理, 得到板料FLC 曲线。
样图
XXX 应变数据表
major-strain minor-strain major-strain minor-strain major-strain minor-strain。