建模分析金屬材料杯突試驗

1 杯突實驗簡介
    杯突試驗又稱埃里克森試驗(Erichsen test)或埃氏杯突試驗，是薄板成形性試驗中Z古老、Z普及的一種。試驗時，用球頭凸模把周邊被凹模與壓邊圈壓住的金屬薄板頂入凹模，形成半球鼓包直至鼓包頂部出現裂紋為止。
    試驗用φ20mm的硬鋼球或半球凸模4，將金屬板料2壓入內徑27mm、圓角半徑0.75mm的凹模1，板料邊緣在凹模和壓邊圈3之間壓緊。為防止邊緣金屬向凹模內流動，板料尺寸應足夠大。試驗時，金屬板料被凸模頂成半球鼓包。取鼓包頂部產生頸縮或有裂紋出現時的凸模壓入深度作為試驗指標，稱為杯突值或IE值，以mm為單位。決定試驗指標的依據是Z大載荷。當不能確定Z大載荷時，可以采用可見(透光)裂紋發生時凸模壓入深度作為指標。但用可見裂紋法測定的數值比Z大載荷法測定的數值要大0.3～0.5mm。
    當潤滑條件良好時，鼓包頂部的應變狀態接近于等雙向拉伸。因此，杯突值可以用來評價板材的脹形性能，IE值與硬化指數n值及總延伸率有一定相關性。
    試驗條件對，IE值的影響較大。破裂點確定、工具尺寸、表面粗糙度、壓邊力、潤滑、凸模壓入速度等因素的變化都會使試驗值產生波動。操作偏差和設備偏差也影響試驗值。因此該試驗有被極限拱頂高度試驗替代的趨勢。
2 模擬建模
    首先安裝杯突實驗的要求，建立仿真所需要的模型（使用SolidWorks建立）：如下圖：

    為簡化仿真運算過程，只使用1/4模型。
3 仿真分析
3.1 導入模型

3.2 劃分網格

3.3 條件設置

3.4 提交運算

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4 結果分析

4.1 常溫結果
A常溫FLD

B杯突值：（11.286）

4.2 250度結果
A:FLD

B：杯突值：10.399

4.3 300度結果
A:FLD

B：杯突數值 9.53

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4.4 350度結果
FLD

杯突值（8.86）

4.5 400度結果
FLD

杯突值（8.382）

4.6 450度結果
FLD

杯突值 7.85

5 總結

    以上操作僅演示分析仿真過程，無任何實際的學術價值。