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高强钢热成形过程模具磨损的数值模拟研究

发布时间:2017-09-24 23:38

  本文关键词:高强钢热成形过程模具磨损的数值模拟研究


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【摘要】:高强钢板在汽车车身结构件及覆盖件上的广泛应用,促进了汽车轻量化的高速发展。热冲压工艺作为高强钢板热成形的关键技术,成为科研工作者的研究热点,对高强钢板热成形模具的研究也是其中的一个重要方面。在热成形过程中使用的模具相对冷成形模具而言,价格更高,同时为保证良好的冷却效果,其结构也更复杂,对模具的加工工艺及加工精度都提出了更高的要求,所以模具服役期限的长短是评价模具性能优劣的一项重要的经济指标。而模具的失效多数情况下是由于在成形过程中与板料之间的摩擦磨损造成的,因此通过合理的建模来预估模具的磨损量,并从理论上估算模具可承受的成形次数,对于实际生产过程中模具的设计、成形工艺的选择、模具的修补以及提高零件成形质量和生产效率尤为重要。本文以冷轧硼钢板B1500HS为冲压板料,以典型热作模具钢H13为凸、凹模,在对重要输入参数进行了实验探索和文献总结的基础上,重点研究了高强钢在热成形过程中模具的磨损情况,说明了板料温度等影响因素对模具磨损量的影响,主要研究成果如下:(1)利用销盘磨损实验测得不同条件下B1500HS钢板与H13模具之间的摩擦系数和磨损率,实验结果表明随着接触压力的升高,摩擦系数不断降低,且二者存在近似的线性关系;不同载荷及转速下的磨损率差别不大,其平均值为2.541×10-5mm/(MPa·m),可作为后续有限元模型中磨损量计算的重要参数。(2)通过不同温度、不同速率下的高温拉伸实验,得到了B1500HS在相应条件下的流动应力应变关系,并结合Johnson-Cook模型,利用数学方法拟合得到B1500HS的本构关系,作为后续模具磨损模型中的重要输入参数。(3)建立了U形件连续冲压的二维热力耦合模型,模拟得到了模具的温度场分布,成形过程中模具的温度在50 oC~150 oC区间内呈现规律性波动,故以室温下H13钢的热物性参数和应力应变关系作为输入参数,可以达到合理简化模具磨损模型的目的。(4)根据修正的Archard模型,利用有限元软件Abaqus,建立了高强钢热冲压过程的模具磨损模型,并以板料节点位移、接触应力及磨损率的大小为依据,估算了凹模圆角处各个节点的磨损量,指出了凹模圆角处磨损区域分布的一般规律和特点,即凹模圆角处的磨损在10o~20o及65o~75o区间内较为严重。同时定性说明了冲压次数、板料初始温度、模具间隙、板料厚度、冲压速度和压边力等因素与磨损量的关系。
【关键词】:磨损 数值模拟 本构关系 热力耦合 模具寿命
【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】:TG305
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-19
  • 1.1 引言11-12
  • 1.2 模具磨损研究现状12-16
  • 1.2.1 模具磨损的实验研究12-14
  • 1.2.2 模具磨损的模拟研究14-16
  • 1.3 选题意义16
  • 1.4 本文主要研究内容16-19
  • 第2章 摩擦磨损及热冲压工艺19-27
  • 2.1 摩擦理论19-21
  • 2.2 磨损理论21-23
  • 2.3 磨损量的表示方法23
  • 2.4 热冲压工艺23-25
  • 2.5 本章小结25-27
  • 第3章 模具磨损模型中输入参数的测定27-43
  • 3.1 引言27
  • 3.2 室温力学性能测试27-31
  • 3.2.1 实验材料27-28
  • 3.2.2 单向拉伸性能测试28-30
  • 3.2.3 弹性模量测量30-31
  • 3.3 摩擦系数的测定31-38
  • 3.3.1 实验设备31-32
  • 3.3.2 实验方案32
  • 3.3.3 摩擦系数与磨损率32-36
  • 3.3.4 表面磨损形貌分析36-38
  • 3.4 其他模型参数的确定38-42
  • 3.4.1 热传导系数38
  • 3.4.2 定压比热容38-39
  • 3.4.3 热膨胀系数39
  • 3.4.4 H13模具钢部分参数39-40
  • 3.4.5 板料与模具界面换热系数40
  • 3.4.6 板料及模具与空气界面换热系数40-42
  • 3.5 本章小结42-43
  • 第4章 材料模型的确定43-57
  • 4.1 引言43
  • 4.2 Johnson-Cook模型的建立43-47
  • 4.2.1 拉伸试验结果43-45
  • 4.2.2 确定材料参数A、B、n45-46
  • 4.2.3 确定材料参数C46
  • 4.2.4 确定材料参数m46-47
  • 4.3 J-C模型计算值与实验值对比47-48
  • 4.4 模具温度场模拟48-55
  • 4.4.1 模型建立48-50
  • 4.4.2 模拟方案50-51
  • 4.4.3 模拟结果与分析51-55
  • 4.5 本章小结55-57
  • 第5章 成形过程模具磨损的数值模拟57-71
  • 5.1 引言57
  • 5.2 模具磨损模型的建立57-60
  • 5.2.1 磨损量的计算57-58
  • 5.2.2 模型参数设置58-60
  • 5.3 模具磨损模拟结果分析60-70
  • 5.3.1 冲压次数与磨损量60-63
  • 5.3.2 板料温度对磨损量的影响63-64
  • 5.3.3 模具间隙对磨损量的影响64-66
  • 5.3.4 板料厚度对磨损量的影响66-68
  • 5.3.5 冲压速度对磨损量的影响68
  • 5.3.6 压边力对磨损量的影响68-70
  • 5.4 本章小结70-71
  • 第6章 结论与展望71-73
  • 参考文献73-81
  • 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 方钦志;胡勤伟;任乃胜;;H13钢的高温拉伸性能研究[J];应用力学学报;2013年04期

2 李聪聪;曾攀;雷丽萍;宋江腾;;钴基合金的滑动磨损行为及仿真预测[J];机械工程学报;2011年21期

3 张志强;;B柱热冲压数值分析研究[J];锻压技术;2010年03期

4 包军;邢忠文;杨玉英;刘红生;;超高强度硼钢板热弯曲数值模拟[J];材料科学与工艺;2009年03期

5 王利;杨雄飞;陆匠心;;汽车轻量化用高强度钢板的发展[J];钢铁;2006年09期

6 汪选国,严新平,李涛生,吴刚;磨损数值仿真技术的研究进展[J];摩擦学学报;2004年02期

7 薛茂权,熊党生,闫杰;纳米润滑材料的摩擦学研究[J];机械工程材料;2004年03期

8 李玉萍;模具在我国各行业的应用及发展趋势[J];机械工程师;2002年12期

9 张嗣伟;摩擦学向何处去──关于摩擦学学科发展的思考[J];中国机械工程;2001年02期

10 温诗铸;世纪回顾与展望──摩擦学研究的发展趋势[J];机械工程学报;2000年06期



本文编号:914129

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