车身超高强钢热成形件冲压工艺及模具结构可靠性优化设计研究

发布时间：2023-05-14 20:50

　　汽车工业的高速发展使环境污染、能源危机与交通安全等问题日益严峻,实现汽车轻量化设计是解决上述问题的有效方式之一。为了在汽车轻量化设计过程中满足碰撞相关标准,新材料和新工艺被越来越多的应用于车身设计中。在车身结构的设计过程中,先进高强钢的使用可以在降低零件质量的情况下,满足车身的碰撞性能。作为典型的轻质材料,高强度钢板已大量于车身关键零部件中,例如结构件和安全件等。随着高强度钢的抗拉强度的提高,高强度钢的塑性大幅降低,在冷冲压过程中存在开裂、起皱和回弹等成形缺陷,限制了其在车身中的使用。热成形技术将冲压成形工艺与热处理工艺有效地结合起来,充分利用高温下板材的成形性能好的特点,解决了高强度钢常温下成形性能差的问题。与此同时,热成形工艺中淬火后的材质具备较高的强度和塑性,大幅提升了车身的结构强度并有效降低了车身的质量,具备较好的轻量化前景。然而,当前热成形零件设计和性能分析、热成形模具冷却系统设计以及热成形模具服役性能研究等方面依然存在部分盲区,影响了热成形零件的开发效率及服役性能。因此,开展热成形零件结构、工艺参数、装备开发及服役性能研究有重要理论意义和实际应用价值。为了探索热成形零件及其...

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 热成形技术简介
        1.2.2 热成形件在汽车车身中的应用
        1.2.3 国内外相关研究现状
    1.3 存在的问题与研究目的
        1.3.1 存在的问题
        1.3.2 研究目的
        1.3.3 课题来源
    1.4 论文研究思路和主要研究内容
第2章 热成形耦合分析方法及可靠性优化设计方法
    2.1 引言
    2.2 热冲压效应映射方法
    2.3 多目标可靠性优化设计方法
        2.3.1 确定性优化和可靠性优化模型
        2.3.2 蒙特卡洛算法
        2.3.3 基于代理模型的多目标优化
        2.3.4 热成形件的成形性能和抗撞性能评价指标
        2.3.5 耦合“工艺-性能”的可靠性优化模型
    2.4 本章小结
第3章 热成形CAE模拟及参数灵敏度分析
    3.1 引言
    3.2 超高强钢板热成形理论基础
        3.2.1 传热分析理论
        3.2.2 热力耦合分析理论
        3.2.3 流固耦合分析理论
        3.2.4 材料相变理论
    3.3 热成形件CAE分析
        3.3.1 门槛梁热成形CAE分析
        3.3.2 TRB热成形件CAE分析
    3.4 本章小结
第4章 基于可靠性方法的热成形零件耦合优化设计研究
    4.1 引言
    4.2 等厚度热成形件“工艺-性能”耦合可靠性设计
        4.2.1 热成形门槛梁可靠性设计
        4.2.2 热成形前门防撞梁可靠性设计
    4.3 TRB热成形件“工艺-性能”耦合可靠性设计
        4.3.1 基于三点弯曲试验的TRB B柱可靠性设计
        4.3.2 基于局部碰撞试验的TRB B柱可靠性设计
    4.4 本章小结
第5章 基于可靠性方法的热成形模具优化设计研究
    5.1 引言
    5.2 热成形模具结构和冷却性能的可靠性设计
        5.2.1 热成形工艺数值模拟分析
        5.2.2 模具冷却性能及其工艺参数分析
        5.2.3 基于可靠性方法的优化设计流程
        5.2.4 优化结果和试验验证
    5.3 热成形模具服役性能的可靠性设计
        5.3.1 热成形模具磨损数值模拟方法
        5.3.2 热成形模具磨损和冷却性能设计和优化
        5.3.3 优化结果和讨论
        5.3.4 模具磨损验证和运用
    5.4 本章小结
总结与展望
    主要结论和创新点
    研究展望
参考文献
致谢
附录A 攻读博士学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3817742