汽车超高强度硼钢板热冲压成形工艺研究

发布时间：2017-05-14 07:09

  本文关键词：汽车超高强度硼钢板热冲压成形工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高性能汽车、电动汽车、混合动力汽车等“绿色环保型汽车”越来越受到重视，节能、环保、高强化、轻量化也成为未来汽车发展的方向，其中最为重要的就是汽车材料高强化、轻量化。超高强度硼钢热冲压生产的车身零部件可以满足轻量化的要求，近年来得到了快速的发展。 本文运用等温拉伸热模拟试验对宝钢B1500HS钢板的热流变行为进行研究，分析了温度、应变速率对流变应力-应变曲线的影响，并建立热流变数学模型，实现对高温下硼钢流变行为的数学描述。同时，将建立的数学模型输入到仿真软件中，实现了在模拟中对硼钢性能的描述。在此基础上，运用ABAQUS软件建立热冲压工艺典型成形零件——U形件的有限元仿真模型，探讨初始温度、凸凹模间隙和冲压速度对U形件成形效果的影响，结果表明初始温度和模具间隙对成形影响比较大，尤其是成形件温度分布和板厚；冲压速度对成形时间稍有影响，对整个零件成形结果影响不大。 为更全面分析覆盖件热冲压的成形规律，在DYNAFORM软件中建立B柱加强板的热冲压仿真模型，探讨工艺参数对板厚、成形极限图、温度下降值和成形吨位的影响，并综合正交实验和灰色系统理论进行多目标优化，得到最优参数组合，通过模拟验证了该优化方法的正确性，，为后续热冲压工艺研究提供一定的理论和实践意义。
【关键词】：汽车轻量化 超高强度硼钢 热冲压 U形件 B柱 灰色系统理论
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG306;U466
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 课题的提出15-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 汽车用超高强度钢板发展现状16-18
• 1.2.2 硼钢热冲压工艺研究现状18-21
• 1.2.2.1 硼钢热成形基础理论研究现状18-19
• 1.2.2.2 硼钢热冲压设备研究现状19-21
• 1.3 课题研究的主要内容21
• 1.4 课题研究的意义21-22
• 第二章 超高强度硼钢热冲压成形理论基础22-27
• 2.1 金属热塑性变形机理22-23
• 2.1.1 晶内滑移变形22
• 2.1.2 晶界滑移变形22-23
• 2.1.3 扩散性蠕变23
• 2.1.4 动态回复和动态再结晶23
• 2.2 金属热塑性成形的屈服准则23-25
• 2.2.1 密塞斯 (Von Mises)屈服准则24
• 2.2.2 希尔(Hill)屈服准则24-25
• 2.2.3 Barlat-Lian 屈服准则25
• 2.3 金属热冲压过程中的传热学理论25-27
• 2.3.1 热力学第一定律25
• 2.3.2 热传递三种方式的描述25-26
• 2.3.3 瞬态传热问题的基本方程26-27
• 第三章 B1500HS 超高强钢热流变行为及数学模型研究27-36
• 3.1 B1500HS 应力—应变曲线实验研究27-32
• 3.1.1 热模拟实验27-29
• 3.1.2 流变应力—应变曲线分析29-32
• 3.2 B1500HS 热冲压流变应力数学模型研究32-34
• 3.2.1 流变应力数学模型的建立32-33
• 3.2.2 数学模型计算结果与试验结果对比33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第四章 U 形件热冲压成形过程数值模拟分析36-56
• 4.1 引言36
• 4.2 板料热冲压有限元仿真基本理论与软件介绍36-39
• 4.2.1 温度场分析37
• 4.2.2 变形和温度场的相互影响37-38
• 4.2.3 热力耦合分析的有限元理论38
• 4.2.4 有限元软件的选取38-39
• 4.3 U 形件零件图及工艺分析39
• 4.4 U 形件热冲压有限元模型39-43
• 4.4.1 材料模型的建立40-41
• 4.4.2 成形分析步的设定41-42
• 4.4.3 成形中接触的定义42-43
• 4.4.4 划分网格43
• 4.5 模拟结果分析及讨论43-54
• 4.5.1 U 形件热冲压过程分析44-48
• 4.5.1.1 不同时刻温度分布比较44-45
• 4.5.1.2 不同时刻应力分布比较45-46
• 4.5.1.3 不同时刻厚度分布比较46-47
• 4.5.1.4 回弹情况分析47-48
• 4.5.2 板料初始温度对成形的影响48-50
• 4.5.2.1 板料初始温度对成形件温度分布的影响48-49
• 4.5.2.2 板料初始温度对成形件厚度分布的影响49-50
• 4.5.2.3 板料初始温度对成形件回弹的影响50
• 4.5.3 模具间隙对成形的影响50-52
• 4.5.3.1 模具间隙对成形件温度分布的影响50-51
• 4.5.3.2 模具间隙对成形件厚度分布的影响51-52
• 4.5.3.3 模具间隙对成形件回弹的影响52
• 4.5.4 冲压速度对成形的影响52-54
• 4.5.4.1 冲压速度对成形件温度分布的影响52-53
• 4.5.4.2 冲压速度对成形件厚度分布的影响53-54
• 4.5.4.3 冲压速度对成形件回弹的影响54
• 4.6 本章小结54-56
• 第五章 汽车中立柱加强板热冲压数值模拟及工艺参数多目标优化56-69
• 5.1 引言56
• 5.2 中立柱加强板热成形特点分析56-57
• 5.3 热冲压有限元模型建立57-60
• 5.3.1 材料模型与单元类型选择57-58
• 5.3.2 网格划分及工艺补充面处理58
• 5.3.3 边界条件58-59
• 5.3.4 等效拉延筋59-60
• 5.4 B 柱加强板热成形结果分析60-62
• 5.4.1 成形结束温度分布情况60-61
• 5.4.2 成形极限图分析61
• 5.4.3 板料厚度变化情况61
• 5.4.4 热冲压与冷冲压成形吨位比较61-62
• 5.5 B 柱加强板热冲压工艺参数多目标优化62-68
• 5.5.1 稳健设计和灰色系统理论62-63
• 5.5.2 正交试验设计63-64
• 5.5.2.1 试验因素及水平63-64
• 5.5.2.2 正交试验考察指标64
• 5.5.3 计算目标函数灰色关联系数和灰色关联度64-66
• 5.5.4 优化结果仿真验证66-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76-77

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