山东大学材料学院塑形成性与模具技术研究所张存生

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材料学院张存生教授在传统板料成形极限理论预测模型（M-K模型）中，首次综合考虑法向应力与摩擦应力影响，显著提高了成形极限的预测精度。相关研究成果“The integration of through-thickness normal stress and friction stress in the M-K model to improve the accuracy of predicted FLCs”已在国际塑性成形领域TOP1期刊International Journal of Plasticity（IJP, IF: 5.502）上在线发表。该项研究工作由材料学院王玉宝、张存生、杨英、范书铭、王广春、赵国群和陈良共同完成，其中，2017级博士研究生王玉宝为第一作者，张存生教授为通讯作者，山东大学为唯一完成单位。

成形极限是表征金属板料塑性成形性能的重要指标，受到变形过程中法向应力与摩擦应力的显著影响。为此，本研究基于金属塑性变形基本理论与板料变形过程中的几何关系：（1）考虑应力梯度建立了法向应力表达式，并通过假定静水压力不影响塑性变形而将M-K模型中考虑法向应力的三维应力状态转换为等效的二维应力状态。（2）考虑变形过程中的摩擦条件建立了摩擦应力表达式，并提出在M-K模型中的主应力方向上叠加摩擦应力增量的方法，成功引入了摩擦应力。

基于此，本研究首次建立了综合考虑法向应力与摩擦应力影响的修正M-K模型算法，并成功预测了IF钢板与DP600钢板的成形极限曲线。通过与现有文献中的结果对比发现，本研究建立的综合考虑法向应力与摩擦应力影响的修正M-K模型可以显著提高金属板料成形极限的预测精度。在此基础上，该成果进一步系统研究了M-K模型参数、变形条件、本构模型参数和厚向异性系数等对金属板料成形极限的影响规律，这对合理制定金属板料成形工艺和提高材料利用率具有重要的指导作用。

图1：板料变形过程中的受力体几何关系模型

近年来，赵国群教授团队的张存生教授课题组在金属塑性变形理论与高温变形机理、铝合金型材挤压流动规律、挤压模具设计理论与方法等方面开展了系统研究，在 Int. J. Plast.、Mater. Design、Mater. Sci. Eng. A、J. Mater. Process. Tech.等塑性加工领域国际知名期刊上发表了多篇有影响的研究成果，受到国内外同行的广泛关注。

本研究工作得到了国家自然科学基金和山东省杰出青年基金的支持。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641918306594