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淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线：0517-********网址：模具网中国模具制造业第一门户网站汽车外覆盖件表面冲击线及滑移线成因分析与对策唐东胜，侯艳飞奇瑞汽车股份有限公司（安徽芜湖241009）【摘要】首先从理论上对冲击线、滑移线产生的原因进行详细的剖析，并给出如何预防的对策；其次通过实例应用加以验证。
希望通过对该问题的研究，能对从事汽车冲压模具设计、现场调试的工程技术人员有所借鉴和参考。
关键词：冲击线；滑移线；表面质量；汽车覆盖件中图分类号：TG385.2文献标识码：BReason Analysis and Solution of Surface Impacting Lineand Drifting Line for the Auto Outer Panel【Abstract 】Firstly,detailed analysis of reasons that result in impact lines &skid lines and the way to deal with how to prevent from them occurring.Secondly,validation of factual examples by the measures having be taken.At last,reference and teaching should be given to the engineeringtechnologist who are engaged in vehicle ’s die-designing or die-debugging through the research.Key words :impacting lines ；drifting line ；surface quality ；auto outer panel1引言现代汽车制造业中对汽车覆盖件的表面质量要求越来越高，汽车外观冲压件表面（以下简称汽车外覆盖件）缺陷直接影响整车的视觉效果，目前冲击线和滑移线几乎存在于所有的汽车外覆盖件表面之中。
基本信息英文名：slip line中文名：滑移线隶属：塑性力学定义：试样表面出现的线纹时间：二十世纪20年代至40年代间简介材料在屈服时，试样表面出现的线纹称为滑移线。
滑移线理论是二十世纪20年代至40年代间,人们对金属塑性变形过程中,光滑试样表面出现"滑移带"现象经过力学分析,而逐步形成的一种图形绘制与数值计算相结合的求解平面塑性流动问题变形力学问题的理论方法.这里所谓"滑移线"是一个纯力学概念,它是塑性变形区内,最大剪切应力)等于材料屈服切应力(k)的轨迹线。
解释1、2节点相对位置判断构件接触碰撞点的轨迹称为滑移线.主节点所在的一侧称为主线主线上相邻节点之间的线段称为主段。
2、在塑性状态平面应变问题中,平面上每一点都存在两个相交的剪切破坏面,把各点的剪切破坏面连接起来,就可以得到两族相互正交曲线α和β,即称为滑移线。
3、0前言在塑性状态平面应变问题中,平面上每一点都存在两个相交的剪切破坏面,把各点的剪切破坏面连接起来,就可以得到两族相互正交曲线α和β,即称为滑移线.滑移线法按照其性质和边界条件,求出塑性区的应力和位移速度的分布,最后求出极限荷载。
4、滑移带晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线,滑移部分的晶体与晶体表面形成的台阶称为滑移台阶.由这些数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。
5、塑料变形体内各点最大剪应力的轨迹称为滑移线.由于最大剪应力成对正交因此滑移线在变形体内成两族互相正交的线网组成所谓滑移线场。
6、这样的两组曲线在X、Y平面上形成一个曲线网称为滑移线.当物体处于屈服状态时,各点的最大剪应力达到K值,塑性变形就沿着这些曲线进行滑移。
第31卷增刊V ol.31 Suppl 工程力学2014年6 月June 2014 ENGINEERING MECHANICS 239 文章编号：1000-4750(2014)Suppl-0239-06基于ABAQUS的表面内嵌CFRP筋粘结滑移性能数值模拟分析张海霞，何禄源(沈阳建筑大学土木工程学院，沈阳110168)摘要：利用ABAQUS有限元软件，对混凝土、CFRP筋或板条以及粘结剂分别采用不同的单元类型，特别是运用Spring2非线性弹簧单元来模拟表面内嵌CFRP筋或板条混凝土的粘结作用，同时考虑材料各自的本构关系，对表面内嵌CFRP筋混凝土拉拔试件和内嵌CFRP板条加固混凝土梁试件进行有限元模拟，将模拟结果与已有试验结果进行对比验证。
结果表明，利用数值模拟的方法可以得到较为准确的拉拔试件的极限值，也可以较为正确地模拟加固梁的受力过程。
在验证模拟结果正确的基础上，进一步分析了拉拔试件CFRP筋应力、滑移、粘结应力随不同位置的变化规律以及加固梁CFRP板条粘结区域内应变和粘结应力的分布情况。
研究结果表明，对于拉拔试件，不同荷载等级作用下，CFRP筋在粘结区域内不同位置处的应力呈非线性变化，而粘结应力峰值出现在距加载点20mm~40mm位置处，其随位置的变化曲线呈偏态曲线特点。
对于表面内嵌CFRP板条加固梁，粘结区域内CFRP应变和粘结应力在梁屈服后激增，且呈非线性变化。
关键词：表面内嵌CFRP筋或板条；混凝土；粘结滑移；有限元模拟；弹簧单元中图分类号：TU377.9 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.S035NUMERICAL SIMULATION ANALYSIS ON BOND-SLIP BEHAVIOR OF CONCRETE STRENGTHENED WITH NEAR-SURFACE MOUNTEDCFRP BARS BASED ON ABAQUSZHANG Hai-xia , HE Lu-yuan(School of Civil Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, China)Abstract: The different elements for concrete, CFRP bars or strips and adhesive including spring 2 nonlinear spring element for bond between CFRP bars and concrete are used in ABAQUS. Considering the constitutive relationship of the respective materials, the bond behavior of the pullout specimens strengthened with near-surface mounted CFRP bars and the beams strengthened with CFRP strips are simulated and the results are compared to the experimental results. The verifications show that the accurate ultimate load for the pullout specimens and the bearing capacities behavior for the strengthened beam are obtained from ABAQUS. Based on the correct validation,the strain distributions and bond stress of CFPR strips in the embedment length for the beam strengthened as well as the variation of the CFRP bars stress, slip and bond stress with the different position for pull-out specimens are analyzed further. Simulation results indicate that CFRP bars stress at different positions in the bond area under different load levels is nonlinear for the pull-out specimen. The bond peak stress appears at 20mm to 40mm from the loading point. The distribution of the bond stress in the bond area shows the characteristic of a skew curve. For the beam strengthened with near-surface mounted CFRP strips, the strain and ———————————————收稿日期：2013-04-01；修改日期：2013-12-03基金项目：国家青年科学基金项目(51208316)通讯作者：张海霞(1976―)，女，辽宁沈阳人，副教授，博士，从事新型FRP混凝土结构、结构性能加固、组合结构等领域的研究(E-mail: iriszhx@).bond stress of CFRP strips increase sharply and show a nonlinear variation after the strengthened beam yielded. Key words: Near-surface mounted CFRP bars or strips; concrete; bond-slip; finite element simulation; spring element表面内嵌FRP加固方法是将FRP筋或板条放入混凝土构件保护层预先开好的槽内，并向槽中注入粘结材料使之形成整体，以此来改善结构或构件各种性能的方法。
181第8章 滑移线理论及应用§8. 1 平面应变问题和滑移线场滑移线理论是二十世纪20年代至40年代间，人们对金属塑性变形过程中，光滑试样表面出现 “滑移带”现象经过力学分析，而逐步形成的一种图形绘制与数值计算相结合的求解平面塑性流动问题变形力学问题的理论方法。
这里所谓“滑移线”是一个纯力学概念，它是塑性变形区内，最大剪切应力max (τ）等于材料屈服切应力（k ）的轨迹线。
对于平面塑性流动问题，由于某一方向上的位移分量为零（设du Z =0），故只有三个应变分量（x d ε、y d ε、xy d γ），也称平面应变问题。
根据塑性流动法则，可知p m y x Z -==+==σσσσσ2/)(2 （8-1）式中，m σ为平均应力；p 称为静水压力。
根据塑性变形增量理论，平面塑性流动问题独立的应力分量也只有三个（x σ、y σ、xy τ）（见图8-1a ），于是平面应变问题的最大切应力为：2231max ]2/)[(2/)(xyy x τσσσστ+-=-= （8-2） 可见，这是一个以max τ为半径的圆方程，这个圆便称为一点的应力状态的莫尔圆（见图8-1c ）。
图中设x σ<y σ<0（即均为压应力，因塑性加工中多半以压应力为主）。
值得注意的是绘制莫尔圆时，习惯上规定：使体素顺时针旋转的切应力为正，反之为负。
因此图8-1c 中的yx τ为正值；而xy τ取负值。
根据平面流动的塑性条件，k =max τ（对Tresca 塑性条件2/T k σ=；对Mises 塑性条件3/T k σ=.于是，由图8-1(C)的几何关系可知，有 Φ--=2sin k p x σΦ+-=2sin k p y σ （8-3）Φ=2cos k xy τ式中，)2/)((y x m p σσσ+-=-=——静水压力182Φ——定义为最大切应力)(max k =τ方向与坐标轴Ox 的夹角。
通常规定为Ox 轴正向为起始轴逆时针旋转构成的倾角Φ为正，顺时针旋转构成的倾角Φ为负（图8-1中所示Φ均为正）。
涂层界面结合力的滑移线场的计算与分析张焕周里群刘亚（湘潭大学机械工程学院，湘潭411105）The calculation and analysis by slip-line field for interfacial adhesion of electrodeposited nickel coatingZHANG Huan ，ZHOU Li-qun ，LIU Ya（Mechanical Engineering School of Xiangtan University ，Xiangtan 411105，China ）文章编号：1001-3997（2009）10-0027-03【摘要】涂层-基体界面结合强度的好坏是评价涂层质量的关键指标，是保证涂层-基体满足力学、物理和化学等性能的基本前提。
在所有测试方法中，划痕法是最成熟和应用最广的方法之一。
通过李和谢费的滑移线场理论，建立了涂层-基体界面结合力的理论计算方法，计算出（0.01~0.09）mm 厚电沉积镍涂层的界面结合力，其数值为（5.4～48.6）N/mm ，并运用有限元软件对该涂层的划痕过程进行了仿真，两者结果比较发现该解析解和有限元数值解有较好的一致性，他们之间的界面结合力计算误差在5%以内。
并且在有限元仿真过程中能够直观体现刮刀在行进过程中涂层-基体界面所发生的应力、应变情况。
关键词：结合强度；界面结合力；滑移线场；有限元【Abstract 】The interfacial adhesion and bond strength between the coating and substrate is often the key parameter in determining the quality of coatings ，and is the basic precondition in guarantee the perfor －mance of mechanics 、physics and chemistry.Scratch test is one of the most widely applied methods in all tests.In this text ，the theoretical calculation method of the interfacial adhesion has been developed through the theory of Lee and Shaffer ’s slip-line field and the interfacial adhesion of nickel coating whose thick －ness is from 0.01mm to 0.09mm has been calculated ，and the results are from 5.4N/mm to 48.6N/mm ，and the courses of scratch test have been stimulated by finite element pared the analytic results with the numerical results ，we found that they were almost consistent and their errors were less than 5%.Further －more ，the stress and strain of the interface between the coating and substrate could be presented all in the process of simulation.Key words ：Bond strength ；Interfacial adhesion ；Slip-line field ；Finite element中图分类号：TH12，TP274文献标识码：A＊来稿日期：2008-12-01随着涂层技术的广泛应用，人们对涂层应用的可靠性和使用寿命提出越来越高的要求，而涂层与基体的结合性能在很大程度上决定了涂层应用的可靠性和使用寿命，是得以发挥薄膜涂层作用的基本条件，也是涂层制造过程中普遍关心的问题，涂层与基体的结合强度是影响涂层质量的首要指标。
测量涂层-基体界面结合强度的试验方法很多，有划痕法、压痕法、弯曲法、冲击法、拉伸法及断裂力学法等。
在所有实用的涂层-基体界面结合强度检验方法中，尤其是硬质涂层-基体界面结合强度的检验方法中，仅划痕检验法得到广泛的应用。
借用划痕法的力学模型，如图1所示。
并采用冯爱新切向力法来确定临界切向载荷L C 。
从图1中，很容易看出，只要把作用在刮刀上向下的压力改为对刮刀在垂直方向的约束，其图1可以等同于的刀具切削模型，如图2所示。
而临界切向力L C 也就等同于主切削力F Z 的确定，其中图1和图2的α、β分别表示刀具的前角和后角。
此模型的改变有助于按照切削的原理和方法求解主切削力F Z 即临界切向载荷L C ，而不改变原来临界切向载荷L C 的值。
并借助有限元软件ANSYS 对这一切削过程进行动态仿真与模拟。
图1Xie 的划痕法示意图图2刀具切削示意图1主切削力的计算1.1切削过程滑移线场模型和速矢图的建立采用前刀面为均布压力及库伦摩擦时的滑移线场。
Machinery Design ＆Manufacture机械设计与制造第10期2009年10月27（1）基本假设①切削层中的变形满足平面应变的条件；被切削材料为理想刚塑性材料；②沿刀屑接触面上作用均布的法向压应力σn及均布的切向应力τc；刀屑接触摩擦属于库伦摩擦的范畴（0<τc<k，其中k为变形材料的临界剪应力）（2）建立李和谢费滑移线场图形及速矢图，如图3所示。
（a）（b）图3李和谢费的滑移线场模型及速矢图①由于BC上作用有均布的法向应力和接触切应力，BC就是一个作用着均布载荷的直线边界。
因此，可以判断，以BC为边界的第一个滑移线场是均匀场BCE。
这个滑移线场的两族正交滑移线中，其中一族与BC相交为β角。
根据边界上摩擦条件，β角由下式决定：β=12cos-1μσnk（1）式中：σn—BC上的法向应力；μ—摩擦系数；k—变形材料的临界剪应力，其表达式为：k=（1）12σs（2）式中：σs—涂层材料的屈服极限。
②由于切削层的材料要变成切屑，因此塑性区不能只限制在BCE而必须向切削层内延展。
李和谢费把CE线延长，使之与工作表面相交于A，并以AB为整个塑性变形区的另以假想边界。
这样，ABE构成另一个均匀场。
由于在AB以上，设想材料正形成为切屑并作刚性的向上运动（排屑运动），AB上是零载荷，所以AB可以看成为自由边界，因而第二个均匀场的两族滑移线与AB 相交成±π/4。
③最后得到的滑移线场模型是AECB。
它是由两个均匀场ABE和BCE共同构成的。
然而，由于AE是由EC直接延长而得到的，所以实际上整个滑移线场仍是一个均匀场。
整个场内的一族滑移线是与BE平行的直线，另一族滑移线是与AEC平行的直线。
（3）建立速矢图，如图3（b）所示。
①设刀具不动，则速矢图的固定点0就表示刀具T。
由0引02表示工件W相对于刀具T的运动速度，即02＝υ。
②由0点引01线平行BC，表示不动区◎（即刀具）与塑性区①的相对剪切速度。
③由点2引21线平行AEC，表示第②区（即工件）与塑性区①的相对剪切速度。
21和01的交点确定了速矢图上的点1。
从速矢图上可见，这个速矢图实际上是由主切削速度υ，切屑流向速度υch（即01），及剪切面上的剪切速度υs（即21）所构成的速度三角形。
1.2滑移线场模型的力学分析。
力学分析的重要任务之一是求出切削力和刀屑接触面上的应力状态。
图3的AB是一假想的塑性区边界，AB上任一点的应力状态可以用应力莫尔圆来表示，如图4所示。
图4应力莫尔图正如基本假设中提出的，AB可定为自由边界，则AB上任一点的应力状态为σ1＝0，σ3<0，σ2＝（1/2）σ3。
因此σ1的方向是最大主应力的方向，这个方向与AB垂直。
AB上任一点的平均压应力为p AB为：p AB=k（3）图3（b）中的滑移线场虽然实际由两个均匀场构成，但两个均匀场的滑移线取向是一样的，并伍滑移线转角的变化。
因此，AB上的应力状态实际上也是整个变形区（包括刀屑接触面BC 在内的各点）的应力形态，即p BC=p AB=k。
在BC上取一微三角单元体，其中一边是BC上的一小段，另两边是滑移线的一段（图3的右上角）。
根据单元体上作用力沿BC的方向和BC的法向上静力平衡条件，可得：τc=κcos2β（4）σn=κ（1+sin2β）（5）故作用在水平方向单位切削宽度上的主切削力F Z为：F Z=σn|BC|cosγ0+μσn|BC|sinγ0（6）式中：γ0—刀具前角；|BC|—的值可由图1的几何关系得出：|BC|=a c cosβsin（γ0+β）［tanβ+tan（π4-β）］（7）式中：a c—切削层厚度。
2有限元仿真2.1建立有限元模型在切削过程中，刀具材料的变形按弹性计算，而工件材料的变形按弹塑性计算。
所以，工件采用大应变弹塑性单元进行弹塑性分析；刀具采用弹性单元只进行弹性分析。
考虑到前刀面与切屑以及后刀面与工件之间存在摩擦，且摩擦类型因刀面上各个点所受的等效剪应力而异，因此，在各接触对上采用目标单元和接触单元来模拟接触并控制摩擦类型。
另外，用有限元技术模拟切屑形成，在建模时应首先建立切屑与加工表面的初始联系，并指定分离准则，采用基于几何和等效塑性应变的综合标准作为切屑分离标准，0.5为等效塑性应变分离标准值，0.3L为几何分离标准值，其中L为刀尖前单元的边长。
切削模型采用直角自由切削（此时被切金属仅产生平面应变），据此建立的二维模型，如图5所示。
刀具几何参数为：前角10°，后角8°。
第10期张焕等：涂层界面结合力的滑移线场的计算与分析28图5有限元模型2.2加载计算在刀具右端加水平向左的位移，刀具在给定的速度和不同的位移边界条件下向左移动，形成切削过程。
通过计算软件的解算器进行综合计算。
2.3切削形成的控制切屑与产生的己加工表面间的对应节点在初始时是联系在一起的，我们选取的分离准则为von Mises 分离准则（等效塑性应变）。
随着刀具的位移，刀尖前面的节点对产生塑性应变，在每一时步，计算出对应节点的应变，当等效塑性应变值达到分离准则值时，节点对分开。
随着节点对的连续分离，就形成了切屑，如图6所示。
图6切屑形成3计算实例所采用的材料为以低碳钢为基体，以镍为涂层材料，分别对涂层厚度为0.01mm 、0.02mm 、0.03mm 、0.04mm 、0.05mm 、0.06mm 、0.07mm 、0.08mm 、0.09mm 进行切削计算。
