DP780高强钢板坯电磁成形有限元分析

发布时间：2020-07-03 14:31

【摘要】：电磁成形以其在改善材料成形性方面的优势为解决高强钢板材成形问题提供了可能。为此,本文在DP780高强钢高速率本构模型和动态变形行为、基于驱动片的平板件电磁成形有限元仿真和工艺参数等方面进行了研究,为高强钢电磁成形的工艺研究提供了理论依据。通过准静态拉伸实验和分离式霍普金斯拉杆动态拉伸试验,获得了不同应变率下试样的应力应变曲线,分析了应变率对DP780力学性能的影响,建立了高强钢在高应变率条件下的Johnson-Cook本构模型。研究结果表明:应变率从1150s~(-1)上升到1900s~(-1)时试样的屈服强度和极限拉伸强度显著增加,DP780板材有一定的应变率敏感性;应变率继续升高到2800s~(-1)和4200s~(-1)时两者变化并不明显,甚至极限拉伸强度略有下降,这是由于应变率增加,材料产生绝热温升引起的热软化效应对力学性能的影响。基于ANSYS有限元软件,在Multiphysics模块中建立电路和二维磁场模型,分析得到了放电电流、驱动片感应电流、电磁场模型磁力线分布和驱动片上磁场力等结果。采用ANSYS/LS-DYNA显式分析模块对结构场进行分析,编制APDL命令流实现磁场力载荷的传递,提取J-C本构模型参数,实现了驱动片作用下高强钢板坯电磁成形过程的有限元仿真。结合正交试验,研究了放电电压、放电频率、驱动片厚度和驱动片与线圈间距等参数对成形高度的影响。研究结果表明:放电电压越高,放电能量越大,板坯胀形高度增加;放电频率对胀形高度影响最显著,驱动片厚度影响最小;在一定范围内,驱动片与线圈间距越小越好,从实际应用考虑,间隙值应在2mm左右。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG391
【图文】：

变形行为进行研究，揭示其变形机理。.2 高强钢研究现状.2.1 汽车用高强钢的分类及成形技术目前，常用的汽车用钢包括碳锰软钢、无间隙原子钢（Interstitiateel,IF）、高强度低合金钢（High Strength Low Alloy Steels,HSLA）、各向 （Isotropic Steels,IS）、双相 钢 （Dual Phase Steels,DP）、相变诱导塑Transformation Induced Plasticity Steels,TRIP）、孪晶诱发塑性钢（Twduced Plasticity Steels,TWIP）、复相钢（Complex Phase Steels,CP）、马氏Martensitic Steels,MS）、铁素体贝氏体钢（Ferrite Bainite Steels,FB）、热（Press Hardened Steels）等[1]。国内汽车行业对于高强度钢的定义更倾向国际钢铁协会的屈服强度级别来划分，即 210eLR MPa的汽车板称为高强。高强钢按强度分类示意如图 1-1所示。

形的应变速率最高可达 104s-1，远高于目前大部分研究中的成形态力学行为是电磁成形的研究中的一个重要问题，虽然关于应变为影响的研究有很多，但能阐述高应变率下材料变形内在机制的这方面的研究是发展电磁成形技术的重要基础性工作。磁成形研究现状电磁成形原理及特点磁成形是利用脉冲磁场力使金属发生变形的一种高速率成形方法载荷是以脉冲形式作用在工件上，所以又称磁脉冲成形[9]。板坯图所示，开关闭合时，储能电容器 C 对工作线圈放电并在其周围场 B，电磁感应使线圈附近的工件产生感应电流（涡流），这一感应磁场 B '与脉冲磁场 B 在线圈与工件之间方向相同得到加强，离线圈的磁脉冲力，当受到的力足够大时，工件就发生变形。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 雷雨;孟正华;胡建华;冯飞;黄尚宇;;两种典型车用高强钢板高速率成形试验研究[J];中国机械工程;2013年18期

2 SONG Ren-bo;DAI Qi-feng;;Dynamic Deformation Behavior of Dual Phase Ferritic-Martensitic Steel at Strain Rates From 10~(-4)to 2000 s~(-1)[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2013年08期

3 董丹阳;刘杨;王磊;苏亮进;;应变速率对DP780钢动态拉伸变形行为的影响[J];金属学报;2013年02期

4 马上官;詹梅;谭金强;张配配;;板料电磁成形顺序耦合三维有限元仿真[J];塑性工程学报;2012年06期

5 郑宇轩;胡时胜;周风华;;韧性材料的高应变率拉伸碎裂过程及材料参数影响[J];固体力学学报;2012年04期

6 康永林;陈贵江;朱国明;宋仁伯;;新一代汽车用先进高强钢的成形与应用[J];钢铁;2010年08期

7 田成达;李大永;彭颖红;汪晨;;DP780高强钢板动态变形力学行为研究[J];塑性工程学报;2008年06期

8 于海平;李春峰;李忠;;基于FEM的电磁缩径耦合场数值模拟[J];机械工程学报;2006年07期

9 王立峰;黄尚宇;;平板电磁成形过程仿真研究[J];系统仿真学报;2006年03期

10 蒋浩民;陈新平;吴华;;有限元仿真技术在板材成形中的应用[J];金属成形工艺;2000年05期

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1 熊奇;大尺寸铝合金板件电磁成形设计与实现[D];华中科技大学;2016年

2 冯飞;镁合金温热高速率变形行为及机理研究[D];武汉理工大学;2014年

3 刘大海;5052铝合金板材磁脉冲辅助冲压成形变形行为及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 初红艳;平板件电磁成形的质量保证技术的研究[D];北京工业大学;2003年

相关硕士学位论文 前7条

1 谢宏;管件电磁缩径成形的有限元分析[D];吉林大学;2014年

2 张馨蕾;高强钢板料电磁成形数值模拟研究[D];武汉理工大学;2014年

3 赵健;金属钣金件电磁脉冲渐进成形有限元模拟与实验研究[D];华中科技大学;2013年

4 肖师杰;平板电磁成形有限元模拟方法研究与线圈的设计和分析[D];华中科技大学;2012年

5 夏晓锋;高强钢板电磁成形实验研究[D];武汉理工大学;2011年

6 田成达;DP780高强钢动态力学行为研究[D];上海交通大学;2008年

7 张敏;板材电磁成形的试验研究[D];机械科学研究院;2005年

本文编号：2739789