高强度冷热轧汽车板材成形性能数值模拟及实验研究

发布时间：2017-10-23 18:35

  本文关键词：高强度冷热轧汽车板材成形性能数值模拟及实验研究

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【摘要】：随着我国汽车产业的发展及环境压力的增大，汽车轻量化是节能减排的迫切需求。目前，高强度钢是汽车材料中成本较低的一种，因此汽车用钢高强度化是汽车轻量化的重要的发展方向。高强度汽车板较普通汽车板成形性能差，其塑性较低、成形后回弹量大，因而，研究高强度汽车板成形性能具有十分重要意义。 本文通过单向拉伸实验获得包钢700MPa热轧汽车板的各项力学参数；通过查阅文献获得目前汽车厂商广泛使用抗拉强度440MPa四种冷轧高强度板材B340LA，B280VK，H340LAD，DP440；选取其它两种热轧钢板W510L，SAPH440分别进行对比分析，主要研究以下内容。 就440MPa冷轧汽车板材而言，利用DYNAFORM数值模拟软件，建立U型梁冲压数值模型，模拟研究不同强度汽车板冲压成形及回弹过程，分析回弹角度随材料强度的变化规律；建立杯突试验冲压模型、扩孔试验冲压模、凸耳实验冲压模型、纵梁冲压数值模型，模拟分析四种强度汽车板材成形性能，模拟计算结果表明：四种材料B340LA，B280VK，H340LAD，DP440的杯突值IE依次为7.2，8，8.1，8.5；扩孔率依次为39.4%，69.28%，48.747%，46.733%；凸耳率依次为5.43%，0，0，6.314%；通过纵梁成形得出四种材料成形性能从好到差依次为DP440，H340LAD，B280VK，B340LA。 就700MPa热轧汽车板材而言，利用DYNAFORM数值模拟软件，创建杯突试验冲压数值模型，模拟研究三种热轧汽车板的胀形性能；创建U型梁冲压数值模型，，模拟研究700MPa热轧汽车板冲压成形过程，研究分析不同冲压工艺对回弹角的影响；创建载重汽车纵梁冲压模型，模拟热轧汽车板冲压成形及回弹过程，分析冲压回弹的大小。计算结果表明：三种种材料BT700，SAPH440，W510的杯突值IE依次为7.5，8.3，8.3;700MPa热轧汽车板BT700的回弹规律为随模具间隙、板与模具摩擦系数、凹模圆角的增大回弹角增大，随压边力、板厚的增大回弹角度减小。 通过模拟计算，为今后包钢冷热汽车钢板新产品的开发提供技术支持。
【关键词】：高强度汽车板材 数值模拟 成形性能 回弹
【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
• Abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 高强度钢及研究现状10-13
• 1.2.1 汽车板的分类10
• 1.2.2 高强冷轧汽车钢板发展现状10-11
• 1.2.3 高强汽车大梁用热轧板材发展现状11
• 1.2.4 高强度钢板的冲压成形性能11-13
• 1.3 板料成形数值模拟技术与回弹预测研究的进展13-15
• 1.3.1 冲压成形有限元数值模拟的研究概况13-14
• 1.3.2 板料回弹模拟的研究进展14
• 1.3.3 冲压模拟软件简介14-15
• 1.4 研究的可行性15
• 1.5 选题的意义与内容15-16
• 1.5.1 课题研究的意义15-16
• 1.5.2 研究的主要内容16
• 1.6 本章小结16-17
• 2 板料成形有限元数值模拟基本理论17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 求解算法的选择17-19
• 2.3 单元技术概括19-20
• 2.4 材料模型简介20-21
• 2.5 接触处理21-22
• 2.6 成形极限图22-23
• 2.7 本章小结23-24
• 3 冷轧高强度汽车板成形性数值模拟24-51
• 3.1 不同强度冷轧板回弹分析25-29
• 3.1.1 三维模型的建立25
• 3.1.2 数值模拟模型的建立25-26
• 3.1.3 冲压模拟参数的设置26-27
• 3.1.4 数值模拟结果分析27-29
• 3.2 杯突试验29-36
• 3.2.1 几何模型的建立30
• 3.2.2 三维模型的建立30
• 3.2.3 数值模拟模型的建立30-31
• 3.2.4 冲压模拟参数的设置31
• 3.2.5 数值模拟结果分析31-36
• 3.3 扩孔实验36-39
• 3.3.1 三维模型的建立37
• 3.3.2 数值模拟模型的建立37
• 3.3.3 冲压模拟参数的设置37
• 3.3.4 冲压成形数值模拟结果分析37-39
• 3.4 凸耳实验39-42
• 3.4.1 三维模型的建立40-41
• 3.4.2 数值模拟模型的建立41
• 3.4.3 冲压模拟参数的设置41
• 3.4.4 冲压成形数值模拟结果分析41-42
• 3.5 横梁冲压成形数值模拟42-50
• 3.5.1 零件成形性分析43
• 3.5.2 数值模拟模型的建立43
• 3.5.3 冲压模拟参数的设置43-45
• 3.5.4 模拟结果分析45-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 热轧高强度汽车板冲压成形数值模拟与实验研究51-69
• 4.1 700MPa 高强度热轧钢板单向拉伸实验研究52-55
• 4.1.1 实验设备与实验方法52
• 4.1.2 实验材料52
• 4.1.3 拉伸试样设计52
• 4.1.4 实验结果及分析52-55
• 4.2 杯突试验55-60
• 4.2.1 三维模型的建立56
• 4.2.2 数值模拟模型的建立56
• 4.2.3 冲压模拟参数的设置56
• 4.2.4 数值模拟结果分析56-60
• 4.3 冲压工艺对 U 型梁回弹的影响60-65
• 4.3.1 创建三维模型60
• 4.3.2 创建有限元模型60-62
• 4.3.3 模具间隙对 700MPa 热轧汽车板冲压回弹的影响62
• 4.3.4 摩擦系数对 700MPa 热轧汽车板回弹的影响62-63
• 4.3.5 模具圆角对 700MPa 热轧汽车板冲压回弹的影响63-64
• 4.3.6 板料厚度对 700MPa 热轧汽车板冲压回弹的影响64
• 4.3.7 压边力对 700MPa 热轧汽车板冲压回弹的影响64-65
• 4.4 纵梁弯曲成形及回弹分析65-68
• 4.4.1 纵梁弯曲成形易出现的问题65
• 4.4.2 纵梁弯曲几何模型的建立65-66
• 4.4.3 纵梁弯曲有限元模型的建立66
• 4.4.4 模拟结果分析66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 赵培林;路峰;王建景;王金秀;吴会亮;;700MPa级超高强度汽车大梁用钢研究与开发[J];轧钢;2011年02期

2 王爱华;;我国汽车用钢市场及其发展趋势[J];轧钢;2012年06期

3 东方;;700MPa高强钢在商用车领域将大有可为[J];商用汽车;2012年16期

4 樊立华;;高强度汽车大梁钢在商用车轻量化方面的应用[J];商用汽车;2010年12期

本文编号：1084796