王胜满

（1.大连交通大学 材料科学与工程学院，辽宁 大连 116028；2.长春轨道客车股份有限公司，长春 130061）

不锈钢车体具有重量轻、安全性好、抗腐蚀性能强、使用寿命高等突出优点，已大量应用于地铁、轻轨等城市轨道车辆的生产制造［1］。

不锈钢车体制造的关键技术之一是结构件的拉弯成形技术。车顶弯梁、端弯梁等多种车顶构件都是用不锈钢型材采取拉弯工艺成形的。但拉弯工艺技术难度大，影响因素多［2－4］，而不锈钢又是一种难变形材料，致使拉弯件的成形精度很难控制，成形件极易出现起皱、截面畸变及轮廓精度差等诸多缺陷，严重影响了产品的质量［5－7］。

本文以某地铁车辆不锈钢车体的车顶弯梁为典型件，采用数值模拟软件对构件的拉弯成形工艺进行了模拟研究，对预拉、弯曲拉伸、补拉等主要工艺参数进行了模拟优化，分析研究了主要成形缺陷的成因和控制方法，并加以试验验证。

1 车顶弯梁拉弯成形模拟及缺陷

车顶弯梁材料为SUS301L－ST不锈钢，其截面及外形尺寸如图1所示。该构件外形尺寸大、弯曲半径变化大，壁厚小（1.5mm）、截面立边高（65mm），这种结构特点导致构件成形难度很大，成形中会出现多种缺陷，产品质量精度很难控制。

图1 车顶弯梁截面形状及轮廓尺寸Fig.1 Section shape and profile dimensions of roof carline

1.1 有限元模型的建立

1.1.1 材料模型

根据SUS301L－ST的单向拉伸试验测得材料的厚向异性指数r＝1.086＞1，故采用 Hill48正交各向异性屈服准则:

式中:f为屈服函数；σx、σy为应力分量；F、G、H、N为与材料各向异性参数有关的系数，表达式为: