基于GTN损伤模型的高强度钢热冲压成形性能研究

发布时间：2017-05-24 16:00

  本文关键词：基于GTN损伤模型的高强度钢热冲压成形性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高强度钢板热冲压技术是实现减小汽车自身重量,以达到节能环保的有效途径。与传统冷冲压相比热冲压后的钢板具有成形性好,生产的零件具有无回弹、形状精准度高的特点。高强度钢板热冲压成形过程板料温度变化显著(600℃-900℃),高温工况使板得热冲压成形过程中的损伤演化变得更为复杂,而准确预测上述过程中的损伤演化模式和机理,将能够有效指导成形工艺的优化,节约工艺的试错成本,提高生产效率。因此,有必要对金属板材在高温变形条件下的损伤行为进行细致研究以实现更加精准的高强度钢板热冲压成形仿真预测。GTN(Gruson-Tvergaard-Needleman)细观损伤模型被广泛用于预测延性材料在成形过程中颈缩或破裂情况,其可以将材料的宏观拉伸过程与材料内部损伤演化过程联系起来,所以将GTN损伤模型考虑进成形性仿真预测具有十分重要的意义。因此,本文首先进行了常温、600℃、700℃、800℃和900℃的高强度硼钢22Mn B5的单向拉伸试验,获得了高强度硼钢22Mn B5板材在成形阶段的热力流变行为,并且通过SEM观察拉伸试件断裂位置的损伤特点。而后基于GTN细观损伤理论结合响应曲面中心复合实验设计和遗传算法,系统的建立了金属板材高温损伤参数识别方法,获取了高强度硼钢22Mn B5在常温、600℃、700℃、800℃和900℃的特征损伤参数值,并分析了损伤参数的波动变化对材料宏观力学行为的影响以及温度对材料损伤变量值的影响。进一步通过半球形刚性凸模胀形试验法获得了高强度硼钢22Mn B5板材在700℃热状态下的成形极限图,利用有限元分析软件Abaqus建立耦合GTN细观损伤的胀形试验有限元模型,分析其预测破裂位置的准确性,获得损伤变量与材料变形历史相关的规律之后,以fc(GTN模型中的聚合孔洞体积分数)作为判断热冲压板料成形极限的依据,并与胀形试验中的成形极限图对比,结果证明:耦合GTN细观损伤的热冲压数值模拟可以有效的预测板材的成形性,研究结果可以为热冲压成形数值模拟提供理论指导。
【关键词】：高强度钢 热冲压 GTN模型 反算标定 响应曲面法 成形性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 背景以及研究意义10-11
• 1.2 高强度钢板材热冲压成形研究的进展11-15
• 1.2.1 高强度钢介绍11-12
• 1.2.2 高强度钢板热冲压成形技术及其特点概述12-14
• 1.2.3 高强度钢板热冲压成形研究现状14-15
• 1.3 细观损伤力学发展现状15-21
• 1.3.1 细观损伤力学阐述15-17
• 1.3.2 GTN模型的本构关系17-19
• 1.3.3 GTN细观损伤力学研究现状19-20
• 1.3.4 GTN细观损伤模型参数测定研究进展20-21
• 1.4 课题研究的主要内容21-24
• 第2章 热冲压高强度钢 22MNB5的基础力学性能24-34
• 2.1 引言24-25
• 2.2 金属的热塑性变形理论25-27
• 2.2.1 热塑性变形的软化过程25-26
• 2.2.2 热塑性变形机理26-27
• 2.3 热冲压高强度钢 22MNB5单向拉伸试验27-33
• 2.3.1 试验材料与试验样件27-28
• 2.3.2 实验平台以及试验方案28-29
• 2.3.3 实验结果分析29-31
• 2.3.4 扫描电镜分析31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 有限元反向标定GTN损伤参数34-66
• 3.1 引言34-35
• 3.2 有限元模型的建立35-39
• 3.2.1 有限元仿真本构积分算法的实现35-37
• 3.2.2 单向拉伸仿真模型37-39
• 3.3 GTN损伤参数的获得39-62
• 3.3.1 响应曲面法介绍40-41
• 3.3.2 响应曲面法求解损伤参数的实验设计41-47
• 3.3.3 遗传算法获得损伤参数值47-51
• 3.3.4 高温损伤参数的识别51-62
• 3.4 单向拉伸有限元仿真结果分析62-65
• 3.5 本章小节65-66
• 第4章 基于GTN模型的热冲压成形性仿真研究66-84
• 4.1 引言66
• 4.2 热冲压实验66-73
• 4.2.1 实验平台66-68
• 4.2.2 实验材料与制备68-69
• 4.2.3 实验过程69-70
• 4.2.4 实验结果与分析70-73
• 4.3 基于GTN模型的热冲压仿真73-82
• 4.3.1 基于GTN模型的冲压仿真73-74
• 4.3.2 热冲压仿真分析结果74-76
• 4.3.3 基于GTN模型的断裂准则建立方法76-82
• 4.4 本章小结82-84
• 第5章 结论84-86
• 参考文献86-92
• 致谢92

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8 ;锰钼钒型高强度钢焊接[J];焊接;1975年03期

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6 涂贵生;王举;龙聘魁;王显成;魏汉君;;高强度钢低氢脆镀镉钛工艺的应用[A];2010’（贵阳）低碳环保表面工程学术论坛论文集[C];2010年

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8 张汉谦;江来珠;;石油储罐工程用高强度钢研究和应用进展[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

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