热力耦合下AHSS曲板的动力学行为研究

发布时间：2020-06-26 19:14

【摘要】：先进高强度钢(英文名称:Advanced High Strength Steel,缩写:AHSS)因其强度高、抗变形能力强和焊接性能好等优点而越来越广泛地应用于汽车工业,其主要用来制造汽车白车身的结构件和安全件。在相关结构件和车身件上合理采用先进高强度钢,可以有效减轻汽车的总体重量,同时提高车身在碰撞过程中的被动安全性。本论文以先进高强度钢板为研究对象,结合不同的外部载荷条件和不同的内部结构与材料特点,对AHSS板的温度载荷下的温度场问题、冲击载荷下的机械性能、激光加工过程中的热弹性动力学响应和周期载荷作用下单涂层AHSS双曲板的热弹性动力学行为进行了研究,具体内容如下:(1)基于非傅立叶热传导规律,给出了涂层AHSS板的一维瞬态热传导问题的解析解,研究了热流滞后时间、温度边界条件和涂层的各项参数对于涂层AHSS板温度增量分布的影响。(2)基于经典的冯·卡门方程和薄壳理论,建立了一组低速冲击载荷作用下的AHSS双曲板的非线性控制方程,方程通过有限差分法和Newmark法来求解,研究了板的几何材料参数和冲击物的基本参数对其无量纲挠度、正应力和接触力的影响。(3)基于分离变量法,得到激光加工过程中多层AHSS双曲板的三维瞬态温度场,通过在空间域上应用有限差分法和在时间域上应用Newmark法求解板的三维瞬态热动力控制方程,研究了激光移动速度、激光能量、涂层热传导系数和板的几何参数对于多层AHSS双曲板的无量纲位移和正应力的影响。(4)利用分离变量法,可以得到局部热载荷作用下的单涂层AHSS双曲板的三维瞬态温度场。板的三维瞬态热动力控制方程可以通过在空间域上应用有限差分法和在时间域上应用Newmark法来求解,研究了机械载荷幅值、机械载荷周期、热载荷作用区域和板的几何参数对于单涂层AHSS双曲板的无量纲位移和正应力的影响。本论文的研究丰富和发展了AHSS结构的相关理论,为进一步理论或实验研究AHSS结构的热动力学行为提供了一定的依据,可以指导工程人员进行AHSS结构的应用和设计,具有一定的工程实践价值。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1
【图文】：

来越成为现代生活中举足轻重的交通工具，货物运输和市民出行也是首选汽车。改革开发以来，中国经济飞速发展，汽车工业也经历从一无所有到初具规模的过程，如今，中国已经成为全球汽车生产制造和销售大国，每年产销各种类汽车将近三千万辆，位居全球第一。虽然汽车给人们的日常生活和商业活动带来了诸多便利，然而，随之而来的各种交通安全、资源消耗和环境污染问题也不容忽视，同时，汽车也给人类健康和环境的可持续发展带来威胁。因此，如何在降低汽车能耗的同时，提高其在道路上行驶的安全性也越来越受到人们关注。目前，使用先进高强度钢板替代传统的钢板是汽车工业领域实现汽车轻量化并保证甚至提高其安全性能的主要途径之一。先进高强度钢(英文名称：Advanced High Strength Steel，英文缩写：AHSS)凭借其超高的强度、超强的抗变形能力和优异的焊接性能的优势而逐渐广泛地被使用在汽车车身和结构件上，目前一些品质较好汽车白车身的结构件和安全件都采用先进高强度钢来制造。在相关结构件和车身件上合理采用先进高强度钢，可以有效减轻汽车的总体重量，同时提高车身在碰撞过程中的被动安全性。图 1 展示了各种不同类型的钢在汽车车身上的应用。

热力耦合下 AHSS 曲板的动力学行为研究的一些不同的特性就是由这些微观结构的含量决定的，AHSS 所表现出的抗拉强度、非常强的应变强化能力和超高的屈服应力总体上就是这些的作用。AHSS 有很多种分类方法，按照形成原理来分，主要有双相钢(se Steels)和相变诱导塑性钢(Transformation Induced Plasticity Steels)这两表性的和使用最广泛的钢种，另外还有复相钢(Complex Phase Steels)、(Martensitic Steels)、诱导塑性钢(Twinning Induced Plasticity Steels)和淬(Quenching and Partitioning Steels)等几种类型类型的钢，目前来说其应不是很广。图 2 为不同类型的汽车用先进高强度钢。

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本文编号：2730773