汽车用高强板成形性能的模拟研究

发布时间：2017-10-13 18:26

  本文关键词：汽车用高强板成形性能的模拟研究

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【摘要】：汽车工业的快速发展使得汽车用钢的需求量日益增长。为了满足汽车轻量化和节能减排的要求，强度更高、机械性能更好的汽车用钢成为了各个钢厂竞相研发的钢种。对于新研发的钢种，深入了解和分析其关键成形性能是必不可少的，这对于保证其成形质量和后期投入使用的安全性至关重要。 本文基于新研发的700MPa级低合金高强度汽车大梁板，首先通过拉伸试验得到了材料在准静态和应变速率分别为10-4、10-3、10-2下的力学性能和应力应变曲线。实验结果表明此700MPa级低合金高强度钢在准静态条件下的屈服强度为790MPa，抗拉强度为969MPa，弹性模量为227GPa，断后伸长率为20.5%，当应变速率提高时材料的屈服强度和抗拉强度均提高，但塑性有所下降。 研究中所涉及到的大梁成形方式为冲压成形和辊弯成形，采用有限元模拟的手段研究了板料在两种不同的成形方式下的成形性能。模拟过程中，基于前人已有的成果和两种成形方式各自的特点在通用有限元模拟软件ANSYS中建立了冲压和辊弯的有限元模型，将已测得的700MPa级低合金高强度钢的力学性能通过软件中的本构方程应用于有限元计算中以得到有针对性的模拟结果。 冲压模拟结果显示：此700MPa低合金高强度大梁板在冲压中表现为负回弹，侧壁在回弹的作用下向内弯曲呈圆弧形，冲压过程中板料存在减薄，减薄最严重处位于侧壁上端，，所以侧壁的上端在实际冲压中容易产生减薄开裂，而且板料减薄会随着冲压速率的提高而变严重。针对冲压中板料的回弹情况，基于冲压工艺和板料的特点提出了两种控制回弹的措施并给出了模拟过程，模拟结果显示通过角度补偿和增大凹凸模间隙的方式可以有效的减小板料的回弹量。 通过模拟辊弯成形过程可以得知，此高强钢在辊弯成形中回弹不明显，但会出现显著的纵向弯曲，大梁中部较两端抬高8.27mm，同时成形结束后板料在圆角部位有较明显的减薄。由不同辊弯速率下辊弯模拟结果可知，辊弯速率的提高会使板料对成形辊的作用反力增大。
【关键词】：大梁钢成形 冲压 辊弯 有限元模拟
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-20
• 1.1 汽车用钢研发和应用7-10
• 1.1.1 国内外汽车用钢研发进展7-9
• 1.1.2 大梁钢的生产要求及特点9-10
• 1.2 汽车大梁的生产方式及特点10-16
• 1.2.1 冲压成形及特点10-12
• 1.2.2 冲压工艺的形状缺陷12-13
• 1.2.3 辊弯成形及特点13-14
• 1.2.4 辊弯工艺的形状缺陷14-15
• 1.2.5 大梁不同成形方式对比15-16
• 1.3 有限元仿真技术的应用16-19
• 1.3.1 隐式有限元计算方法及特点16-17
• 1.3.2 显式动力学有限元技术17
• 1.3.3 有限元求解中的非线性17-18
• 1.3.4 研究所用单元简介18-19
• 1.4 选题意义及研究内容19-20
• 2 塑性变形理论20-27
• 2.1 经典弹塑性本构关系20-25
• 2.1.1 屈服准则20-22
• 2.1.2 强化法则22-24
• 2.1.3 流动法则24-25
• 2.2 塑性加工问题的求解25-27
• 3 板料冲压模拟及成形性能分析27-43
• 3.1 单轴拉伸试验27-30
• 3.1.1 实验材料及设备27
• 3.1.2 实验结果27-30
• 3.2 材料强化模型选择30-32
• 3.2.1 隐式分析中材料强化模型的选取30-32
• 3.2.2 显式分析中材料模型选取32
• 3.3 U 形大梁冲压成形性能的模拟分析32-39
• 3.3.1 隐式冲压计算模型的建立32-33
• 3.3.2 冲压模拟有限元模型验证33-34
• 3.3.3 隐式冲压模拟结果与讨论34-37
• 3.3.4 基于显式计算的不同冲压速率下板料的减薄37-39
• 3.4 减小回弹的措施及分析39-43
• 3.4.1 角度补偿减小回弹39-40
• 3.4.2 增大凹凸模间隙减小回弹40-43
• 4 板料辊弯成形模拟及成形性能分析43-53
• 4.1 隐式辊弯计算模型的建立43-44
• 4.2 辊弯模拟有限元模型验证44-45
• 4.3 隐式辊弯模拟结果与讨论45-50
• 4.4 基于显式计算的不同辊弯速率下板料对成形辊的反力50-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 附录A58-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李扬;刘汉武;杜云慧;张鹏;;汽车用先进高强钢的应用现状和发展方向[J];材料导报;2011年13期

2 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

3 金峰;方修君;;扩展有限元法及与其它数值方法的联系[J];工程力学;2008年S1期

4 罗迎社;杨柳;余敏;马敏伟;;粘塑性金属材料蠕变实验及流变模型研究[J];固体力学学报;2011年02期

5 朱国明;康永林;吕超;;冲压、回弹及应变速率对双相钢成形件碰撞性能影响的模拟[J];机械工程材料;2011年07期

6 刁可山;蒋浩民;陈新平;;基于成形特性的宝钢QP980试验研究及典型应用[J];锻压技术;2012年06期

7 王世鹏;韩飞;;变截面辊弯回弹机理研究[J];锻压技术;2013年05期

8 郭金宇;王旭;王科强;徐荣杰;黄大鹏;;鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发[J];鞍钢技术;2013年06期

9 刘坡;宗影影;郭斌;单德彬;;钛合金高温短时蠕变与应力松弛的关系研究[J];材料研究学报;2014年05期

10 ;首钢汽车用高强钢取得重大突破[J];钢铁;2013年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 何忠平;应变速率对不同强度级别TRIP钢力学行为影响的研究[D];上海大学;2012年

本文编号：1026425