国产差厚板回弹性能的研究与典型零件数值模拟

发布时间：2017-05-22 11:11

  本文关键词：国产差厚板回弹性能的研究与典型零件数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轧制差厚板(TRB Tailor Rolled Blank)冲压成形的汽车覆盖件具有良好的刚性和强度,能够提高汽车的承载能力,实现汽车减重。为了推动冷轧差厚板在汽车车身上的应用,本文以国产差厚板HC260LA为研究对象,并制定不同热处理方案对钢板进行处理,通过理论分析和微观组织观察结合数值分析的方法对轧制差厚板弯曲回弹性能进行了研究。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等设备对钢板进行组织和相分析,并对钢板进行硬度和拉伸力学性能测试,结合理论分析钢板的回弹性能,通过有限元模拟对理论分析结果进行验证,本论文的研究结果表明:(1)由于轧制作用,钢板块状铁素体沿轧制方向被拉长,晶粒呈纤维状,晶粒大小不均匀,钢板的强度大塑性低,容易产生较大回弹,采用ANSYS Workbench14.5模拟软件对国产HC260LA钢板U形件的冲压过程进行了模拟,分析钢板的应力应变分布情况及钢板的回弹量。分析结果显示:U形件的最大回弹值位于冲压圆角处,板料厚侧最大回弹值为3.5°,薄侧最大回弹值为4.1°。(2)为了优化国产HC260LA变厚度钢板的成形性能,对钢板进行了不同方案热处理,观察钢板的组织,测定相关力学性能,理论上分析钢板的回弹性能,运用ANSYS Workbench14.5模拟软件对热处理后钢板U形件的冲压成形过程进行模拟,观察热处理后钢板的应力应变分布及回弹量。所得结果显示:钢板加热到960℃保温2h水冷再加热到700℃保温3h空冷重结晶后差厚板组织更均匀,碳化物呈弥散分布,钢板强度下降塑性增强,有利于成形,其屈服强度为252MPa,弹性模量为208GPa,抗拉强度为405MPa,模拟得出U形件的回弹量变小,且整体回弹值较均匀,厚侧最大回弹值为3.4°,薄侧最大回弹值为3.7°;将钢板840℃保温3h水冷处理钢板其屈服强度为365MPa,弹性模量为192GPa,抗拉强度为435MPa,厚侧最大回弹值为3.8°,薄侧最大回弹值为4.3°,弯曲圆角处应力分布较集中,分析对比得出经热处理方案1处理后钢板的成形性能得到优化,对理论分析进行了验证。(3)采用ANSYS/LS-DYNA对优化方案所得参数在典型汽车零件汽车前纵梁的成形过程进行仿真,模拟成形后的变薄率、回弹量及应力分布情况。模拟结果显示:零件冲压后最大减薄率为30%,最大回弹量为3.48°。
【关键词】：冷轧差厚板(TRB) HC260LA 热处理 弯曲回弹 汽车前纵梁 数值模拟
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.5;TG162.83
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-26
• 1.1 本文的研究背景及研究意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 激光拼焊板10-12
• 1.2.1 激光拼焊板简介10-11
• 1.2.2 激光拼焊板技术特点11
• 1.2.3 激光拼焊板在车身制造中的应用11-12
• 1.3 轧制差厚板介绍12-17
• 1.3.1 轧制差厚板的出现背景12-14
• 1.3.2 轧制差厚板的生产工艺14-16
• 1.3.3 轧制差厚板的应用16
• 1.3.4 轧制差厚板与激光拼焊板的比较16-17
• 1.4 轧制差厚板弯曲回弹的分析17-20
• 1.4.1 弯曲回弹的定义及特点17-19
• 1.4.2 弯曲回弹机理19-20
• 1.5 数值模拟20-24
• 1.5.1 数值模拟技术的发展概况20-22
• 1.5.2 有限元分析程序说明及其一般步骤22-23
• 1.5.3 有限元分析法在弯曲回弹研究中的应用23-24
• 1.6 本文研究目的及内容24-26
• 第二章 实验材料以及实验研究方法26-30
• 2.1 实验材料26
• 2.2 对国产HC260LA差厚板的热处理方案26-27
• 2.3 钢板微观组织及成分分析27-28
• 2.3.1 金相组织观察实验27
• 2.3.2 扫描电镜的观察实验27-28
• 2.4 力学性能测试28-30
• 2.4.1 拉伸实验28-29
• 2.4.2 硬度测试29-30
• 第三章 国产差厚板HC260LA及热处理后钢板回弹性能分析30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 轧制差厚板拉伸过程的力学解析30-31
• 3.3 热处理后钢板回弹性能分析31-39
• 3.3.1 由拉伸试验分析热处理前后钢板的回弹性能31-33
• 3.3.2 从维氏硬度值分析热处理前后钢板的回弹性能33-34
• 3.3.3 从微观组织分析热处理前后钢板的回弹性能34-37
• 3.3.4 热处理后钢板的能谱分析37-39
• 第四章 基于数值模拟的热处理前后钢板回弹性能分析39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 弯曲回弹分析理论介绍及ANSYS弯曲回弹分析步骤39-41
• 4.2.1 弯曲成形回弹值的计算方法39-40
• 4.2.2 ANSYS分析弯曲回弹的步骤40
• 4.2.3 影响弯曲回弹的数值仿真精度的因素40-41
• 4.3 仿真结果分析41-42
• 4.3.1 凸凹模间隙对差厚板回弹的影响41
• 4.3.2 摩擦系数对差厚板回弹的影响41-42
• 4.4 HC260LA钢板U形件弯曲回弹数值分析42-45
• 4.4.1 轧制钢板U型件弯曲回弹问题描述42-43
• 4.4.2 冲压模型的建立与网格划分43-44
• 4.4.3 结果分析44-45
• 4.5 不同热处理方案处理后钢板U形件的回弹模拟45-50
• 4.5.1 ANSYS分析不同钢板弯曲回弹载荷施加45
• 4.5.2 仿真结果分析45-48
• 4.5.3 钢板的成形性能分析48-50
• 4.6 模拟结果分析50-51
• 第五章 变厚度汽车前纵梁成形回弹的数值模拟51-57
• 5.1 引言51
• 5.2 汽车前纵梁成形过程设置51-55
• 5.2.1 材料尺寸和属性的定义51-52
• 5.2.2 接触定义52
• 5.2.3 前纵梁初始板料及成形后网格分部情况52
• 5.2.4 加载及约束52-55
• 5.3 变厚度前纵梁冲压成形的应变分布及弯曲回弹55-56
• 5.4 模拟结果分析56-57
• 第六章 结论57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 作者简介63
• 攻读学位期间的研究成果63

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