建模分析金属材料杯突试验

1 杯突实验简介
    杯突试验又称埃里克森试验(Erichsen test)或埃氏杯突试验，是薄板成形性试验中Z古老、Z普及的一种。试验时，用球头凸模把周边被凹模与压边圈压住的金属薄板顶入凹模，形成半球鼓包直至鼓包顶部出现裂纹为止。
    试验用φ20mm的硬钢球或半球凸模4，将金属板料2压入内径27mm、圆角半径0.75mm的凹模1，板料边缘在凹模和压边圈3之间压紧。为防止边缘金属向凹模内流动，板料尺寸应足够大。试验时，金属板料被凸模顶成半球鼓包。取鼓包顶部产生颈缩或有裂纹出现时的凸模压入深度作为试验指标，称为杯突值或IE值，以mm为单位。决定试验指标的依据是Z大载荷。当不能确定Z大载荷时，可以采用可见(透光)裂纹发生时凸模压入深度作为指标。但用可见裂纹法测定的数值比Z大载荷法测定的数值要大0.3～0.5mm。
    当润滑条件良好时，鼓包顶部的应变状态接近于等双向拉伸。因此，杯突值可以用来评价板材的胀形性能，IE值与硬化指数n值及总延伸率有一定相关性。
    试验条件对，IE值的影响较大。破裂点确定、工具尺寸、表面粗糙度、压边力、润滑、凸模压入速度等因素的变化都会使试验值产生波动。操作偏差和设备偏差也影响试验值。因此该试验有被极限拱顶高度试验替代的趋势。
2 模拟建模
    首先安装杯突实验的要求，建立仿真所需要的模型（使用SolidWorks建立）：如下图：

    为简化仿真运算过程，只使用1/4模型。
3 仿真分析
3.1 导入模型

3.2 划分网格

3.3 条件设置

3.4 提交运算

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4 结果分析

4.1 常温结果
A常温FLD

B杯突值：（11.286）

4.2 250度结果
A:FLD

B：杯突值：10.399

4.3 300度结果
A:FLD

B：杯突数值 9.53

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4.4 350度结果
FLD

杯突值（8.86）

4.5 400度结果
FLD

杯突值（8.382）

4.6 450度结果
FLD

杯突值 7.85

5 总结

    以上操作仅演示分析仿真过程，无任何实际的学术价值。