辊弯成形断裂机理与有限元模拟

发布时间：2017-12-03 20:30

  本文关键词：辊弯成形断裂机理与有限元模拟

  更多相关文章： 先进高强度钢 辊弯成形 断裂机理 应变速率 温升效应 本构模型 韧性断裂准则

【摘要】：化石燃料的大量使用,使得环境污染日益严重,人们已经越来越关注能源节约和环境保护,在新能源开发的同时,将汽车轻量化成为实现节约能源、保护环境的有效途径。先进高强度钢(AHSS)具有很好的强度和韧性,可以在减轻车身重量的同时,改善汽车的碰撞安全性能,因此,先进高强度钢被广泛应用于汽车行业,其对汽车安全性的提高,以及汽车轻量化的发展具有重要意义。辊弯成形是一种金属板带连续成形工艺,其成形过程涉及多个学科,具有多方面的复杂性,需要兼顾几何学、运动学、动力学以及材料学等,因此辊弯成形学科是一门主要建立在经验基础之上的工程技术。先进高强度钢随着强度的增大,其韧性就会降低,导致先进高强度钢在辊弯成形过程中很容易发生断裂。本文以先进高强度钢DP980为研究对象,通过先进高强度钢的基础拉伸试验、涉及应变速率及温升效应的本构模型的建立与应用、韧性断裂准则的建立与应用及有限元模拟等方法,对先进高强度钢在辊弯成形中的断裂机理进行分析,并实现对先进高强度钢在辊弯成形中的断裂预测。首先,根据《金属材料室温拉伸试验方法》,对先进高强度钢进行五种不同应变速率下的单向拉伸、平面应变及剪切试验,得到材料的基本力学参数。同时,在试验过程中对试件变形区的温度进行非接触式测量,以研究变形热对板料成形的影响。对数据进行处理后,将材料参数运用到拉伸试验的有限元模拟中,通过试验数据和仿真数据的对比,验证材料数据和有限元模型的可靠性。运用试验得到的不同拉伸速率下的数据,建立适用于先进高强度钢DP980涉及应变速率和温度效应的本构模型。将该本构模型应用到基础拉伸有限元模型中,通过对比试验数据和仿真数据,验证本构模型的可靠性。设计先进高强度钢的U型弯曲辊弯成形装置,并进行180°弯曲辊弯成形实验,实验结果表明,DP980仅在弯曲角度为180°时发生断裂。建立U型弯曲辊弯成形有限元模型和180°弯曲辊弯成形有限元模型。建立适用于DP980的韧性断裂准则,并将韧性断裂准则嵌入到有限元软件中,通过和试验结果进行对比,证明所建立的韧性断裂准则能够对先进高强度钢DP980在辊弯成形中的断裂进行较为准确的预测。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306

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本文编号：1249965