料各向异性系数均减小,Geiger 对这种现象的解释是:随着金属材料尺寸的减小,材料的变面积相对于体积比值越来越大,微观方面,材料表面的晶粒数与内部晶粒数的比值也越来越大,相对于内部晶粒, 表面的晶粒受到更少的约束,其表面更易成形(如图 1.3),故表现出材料流动应力降低的现象,如图 1.4 所示。以工件的高径比λ来表征材料的表面与体积比,不同λ值下,材料的应力应变曲线,1、2、3、4 是λ值分别为:1、0.42、0.21、0.1 时,随着λ值的减小,材料的流动应力下降。Р1.3 金属材料表面层模型[10]Р2Р1.λ= 1?2.λ= 0.42?3.λ= 0.21?4.λ= 0.1Р图 1.4 不同λ下材料的流动应力[10]Р日本的 T.Ohashi[11]等人进行了金属钢的模锻实验,如图 1.5 所示,实验发现成形过程中随着冲头的下压,工件的成形限制越来越明显,成形也越来越不均匀。РTiesler 等人[12]研究了金属成形过程中摩擦系数的变化,他们认为:随着工件尺寸的减小, 工模接触面的摩擦系数有所增大。他们设计了一系列不同尺度试样的双杯挤压实验,分别测量了各组实验的摩擦系数,如图 1.6 所示。测量发现,试样尺寸越小,工模间的摩擦系数越大。理论上认为:试样的尺寸越小,试样与模具直接接触的面积相对越大,反之,试样与润滑剂接触的面积比减小,引起摩擦系数增大。Р图 1.5 金属钢的模锻实验[11]?图 1.6 双杯挤压试验[12]РMichel 等人[13]通过单向拉伸试验研究了材料的拉伸成形,采用有限元仿真的方式研究了由于材料尺度效应改变了材料力学性能的问题,基于传统材料的本构模型,加之材料尺度效应,提出了一种新的本构模型,为降低实验成本,优化成形工艺提供了理论依据。РYeh 等人[14]构建了考虑金属材料尺度效应的本构模型,在计算机中进行模拟,其结果与实验比较吻合。Р3
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