高强钢板B1500HS热成形极限数值模拟研究及应用

发布时间：2017-10-13 13:49

  本文关键词：高强钢板B1500HS热成形极限数值模拟研究及应用

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【摘要】：高强钢板热冲压成形技术作为一种既能提高汽车碰撞安全性能,又能通过减薄车身零件厚度以及车身零件数量来实现汽车车身轻量化的重要手段之一,受到了汽车工业领域和相关研究机构的广泛关注。热冲压成形技术是指将高强钢板加热到奥氏体化温度以上,然后待板料完全奥氏体化,再快速转移至热冲压模具上完成冲压成形和模内淬火。热冲压成形技术的优势在于能有效解决高强度级别的高强钢板在冷冲压成形时的成形困难和回弹量大等成形缺陷,且热冲压件的强度和硬度也均远高于冷冲压件,其中强度可达1000MPa以上。成形极限曲线是判断板料成形成功与否的最直观有效的手段之一。高强钢板热成形极限由于受到温度、应变速率、高温摩擦、微观组织状态、应变测量等诸多因素的影响,使得对其的研究报道比较少,目前工业上仍主要以一个关键减薄率范围作为板料的失效判据。本文以高强钢板B1500HS为研究对象,结合少量高温成形极限试验,通过有限元软件Dynaform建立高强钢板热成形极限预测模型,建立了700℃~900℃的等温成形极限曲线,并通过等温Swift拉深试验进行了验证。最后将与温度相关的成形极限曲线应用到有限元软件中,进行了盒形件非等温拉深成形性能的研究。本文的主要研究内容如下:(1)进行高强钢板不同成形温度和应变速率下的等温单向拉伸试验,研究成形温度和应变速率对流变应力值的影响;在井上胜郎流变模型基础上引入一个软化系数Z,建立了一个更适合描述高强钢板在高温奥氏体态下流变特性的粘弹塑性材料流变模型;(2)结合少量热成形极限试验,建立等温和非等成形极限曲线有限元预测模型,研究了模具温度对成形极限曲线的影响,并通过等温Swift拉深试验对等温成形极限曲线的可靠性进行了试验验证;(3)通过建立课题组自主设计的盒形件热冲压模具二维数值模型,研究了冷却水速、保压淬火时间、热冲压速度对模具温度及板料热冲压成形性能的影响,并在此基础上,以与温度相关的热成形极限曲线(T-FLC)为失效判据,研究高强钢板初始成形温度、压边力、摩擦系数对盒形件非等温拉深性能的影响。
【关键词】：热冲压成形 成形极限曲线 材料流变模型 数值模拟 高强钢
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景和意义10-12
• 1.2 热冲压高强钢板研究现状12
• 1.3 高强钢板热冲压成形技术研究现状12-15
• 1.3.1 高强钢板热冲压成形技术国外研究现状13-15
• 1.3.2 高强钢板热冲压成形技术国内研究现状15
• 1.4 热成形极限曲线的研究现状及应用15-17
• 1.5 热冲压成形数值模拟技术研究现状17-18
• 1.6 本文主要研究内容以及研究流程图18-21
• 1.6.1 本文主要研究内容18-19
• 1.6.2 本文研究流程图19-21
• 第2章 高强钢板等温拉伸试验及高温流变模型研究21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 高强钢板等温拉伸试验21-25
• 2.2.1 试验材料与试验方法21-23
• 2.2.2 拉伸实验结果与分析23-25
• 2.3 高强钢板高温流变模型的研究25-31
• 2.3.1 Norton-Hoff模型25-26
• 2.3.2 Nemat-Nasser模型26
• 2.3.3 Tong-Wahlen模型26-27
• 2.3.4 Johnson-Cook模型27
• 2.3.5 高强钢板高温流变模型的确立27-28
• 2.3.6 高强钢板高温流变模型修正28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 高强钢板热成形极限数值模拟研究32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 高强钢板热成形极限数值模拟方法32-33
• 3.2.1 数值模拟求解软件简介32-33
• 3.2.2 高强钢板热成形极限数值模拟流程33
• 3.3 高强钢板热成形极限曲线数值模拟预测模型建立33-38
• 3.3.1 模具与试样的几何模型33-35
• 3.3.2 材料模型的选择35-36
• 3.3.3 热成形极限曲线热力耦合预测模型的相关参数设置36-38
• 3.4 应用于数值模拟中预测FLC的失稳准则38-41
• 3.4.1 最大凸模力准则（Maximum Punch Force Criterion）38-39
• 3.4.2 基于应变路径转变准则（Transition of Strain Path Criterion）39-40
• 3.4.3 高强钢板等温刚模胀形失稳准则的确定40-41
• 3.5 等温热成形极限数值模拟研究41-44
• 3.5.1 等温热成形极限曲线的建立41-44
• 3.6 非等温热成形极限数值模拟研究44-48
• 3.6.1 模具温度对高强钢板非等温热成形极限曲线的影响44-46
• 3.6.2 非等温热成形极限曲线的建立46-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第4章 高强钢板等温与非等温拉深成形性能研究49-73
• 4.1 引言49
• 4.2 等温Swift拉深成形试验及数值模拟研究49-58
• 4.2.1 等温Swift拉深试验设备及实验方法49-50
• 4.2.2 高强钢拉深试验结果分析50-51
• 4.2.3 高强钢板等温Swift拉深成形数值模拟研究51-58
• 4.3 高强钢板非等温拉深成形数值模拟研究58-72
• 4.3.1 高强钢板非等温热冲压成形数值模型建立58-60
• 4.3.2 工艺参数对模具温度及热冲压成形性能的影响60-66
• 4.3.3 高强钢板盒形件非等温拉深成形性能数值模拟研究66-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第5章 结论与展望73-76
• 5.1 结论73-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间承担科研情况及主要成果82

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本文编号：1025183