默认值:σ_y = 300 MPa、E = 210 GPa(低碳钢)、R_i = 50 mm、t = 2.0 mm。X 增大(σ_y 或 R_i 增大、E 或 t 减小)会使 K 减小、回弹增大。厚板小 X 区域 K 接近 1,回弹可忽略。
上部冲头(黄)与下部凹模(灰)夹持板材。蓝色弧线=加载状态的板材(半径 R_i);红色虚线弧=卸载后回弹的板材(R_f = R_i/K)。红色弧总是张得更大,半径更大,方向即回弹方向。
横轴=X = σ_y·R_i/(E·t),纵轴=K = 4X³ - 3X + 1。X = 0 时 K = 1(无回弹),随 X 增大 K 单调递减。黄色标记=当前工况。K = 0.9 与 0.7 的参考带可直观判断回弹量级。
板材纯弯曲的回弹比,可由 Boothroyd / Marciniak 简化解析式给出:
$$K = \frac{R_i}{R_f} = 4X^3 - 3X + 1, \quad X = \frac{\sigma_y\, R_i}{E\, t}$$$K$ 为卸载前后曲率之比,$X$ 为无量纲弹性参数,$\sigma_y$ 为屈服应力,$R_i$ 为内弯半径,$E$ 为杨氏模量,$t$ 为板厚。X 越小(板厚、刚度高、屈服低),K 越趋近 1,回弹越小。
$$R_f = \frac{R_i}{K}, \quad \Delta\theta_{90} = 90^\circ\,(1 - K)$$卸载后内弯半径 $R_f$ 按 1/K 放大,90° 弯曲的回弹角与 $(1-K)$ 成线性关系。补偿时将冲头角度设为 $\theta/K$,即经典的过弯规则。
$$\sigma = E\,\varepsilon \;(\varepsilon \le \varepsilon_y),\quad \sigma = \sigma_y \;(\varepsilon > \varepsilon_y)$$所采用的完全弹塑性本构:在屈服应变 $\varepsilon_y = \sigma_y/E$ 以下线性,以上完全塑性流动。实际材料具有加工硬化,实测 K 通常比该解析值更接近 1。