超高强度钢板热变形动态损伤劣化评价模型及成形极限预测

发布时间：2017-08-16 22:27

  本文关键词：超高强度钢板热变形动态损伤劣化评价模型及成形极限预测

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【摘要】：随着汽车轻量化和安全性能要求的提高,超高强度钢被广泛运用到汽车车身结构件中,热冲压成形随之应运而生。损伤断裂是板材冲压过程中最为常见的缺陷。为了研究超高强钢热变形过程的损伤演变,本文对BR1500HS超高强度钢板在非奥氏体化处理和奥氏体化处理两种条件下不同温度和应变速率条件下进行单向热拉伸试验。分析了该材料在不同变形条件下的变形断裂机制和流变特征;建立了本构关系和归一化损伤模型;运用数字模拟方法绘制了BR1500HS超高强度钢在不同温度下的成形极限图。本文的主要的研究内容及结论如下:(1)分析了奥氏体化处理后高温拉伸试样的外观形貌和断口形貌。试样在所有变形条件下都发生局部缩颈现象。在600℃、750℃和800℃时,只出现了一处局部缩颈,并且局部缩颈出现在试样的中心位置,试样也在该处断裂。然而在850℃,900℃和950℃拉伸变形时,所有的试样都出现了两处缩颈,并且缩颈的位置基于试样的中心对称。试样中心为奥氏体组织,两端为铁素体组织,铁素体为软相,试样的断裂发生在铁素体相区,并且试样断裂发生在其中的一个缩颈处。(2)由不同温度和应变速率下的真实应力-应变曲线可知,材料在铁素体相区变形时只发生动态回复变形机制,在奥氏体变形区间只发生不连续动态再结晶变形机制。通过真实应力-应变数据分别建立了非奥氏体化处理和奥氏体化处理两种情况下考虑动态回复和动态再结晶软化机制的改进JC本构方程。经过比较分析,所建立的两个本构方程的预测值和实验值之间都具有较高的吻合性,其相关系数分别为0.997981和0.996518,预测数据与实验值的相对误差绝大多数分别分布在-2.7232%~6.2162%之间和3.354%~3.740%之间。(3)通过对ABAQUS有限元软件进行二次开发,分别将建立的两个本构方程和Normalized Cockroft-Latham韧性断裂准则耦合到有限元软件中,利用回归分析分别建立两种条件下的考虑温度和应变速率对损伤影响的归一化韧性损伤准则。(4)建立成形极限实验有限元模型,将BR1500HS高强度钢板的本构方程和归一化损伤模型耦合嵌入该模型中,进行模拟计算获得该材料在非奥氏体化处理和奥氏体化处理条件下不同温度的成形极限图。
【关键词】：韧性损伤 BR1500HS超高强钢 本构方程 数值模拟 成形极限图
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306;TG142.1
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 热冲压成形工艺概述10-12
• 1.2.1 热冲压工艺分类10
• 1.2.2 高强度钢热冲压工艺的研究现状10-12
• 1.3 韧性损伤概述12-15
• 1.3.1 损伤断裂准则13-14
• 1.3.2 板料成形损伤与热成形损伤研究现状14-15
• 1.4 课题研究目的15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-19
• 2 奥氏体化处理超高强度钢高温变形行为19-31
• 2.1 奥氏体化处理热拉伸实验19-20
• 2.1.1 实验材料19
• 2.1.2 试样尺寸19-20
• 2.1.3 实验方法20
• 2.2 奥氏体化处理超高强度钢高温拉伸试验结果20-24
• 2.2.1 不同变形条件下表观变形特征20-22
• 2.2.2 试样断口形貌分析22-23
• 2.2.3 高温变形特征分析23-24
• 2.3 奥氏体化处理超高强度钢本构关系的计算24-29
• 2.3.1 确定材料参数A、B和n25-26
• 2.3.2 确定软化因子函数f_2(e,T*)26-27
• 2.3.3 确定函数f_1(T*)27-28
• 2.3.4 改进JC模型评价28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 非奥氏体化处理高强度钢板高温变形行为31-37
• 3.1 非奥氏体化处理热拉伸实验31-33
• 3.1.1 试样尺寸31
• 3.1.2 实验方法31-32
• 3.1.3 高温变形特征分析32-33
• 3.2 非奥氏体化处理超高强度钢本构关系的计算33-36
• 3.2.1 材料参数的确定33-35
• 3.2.2 改进JC模型评价35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 BR1500HS超高强度钢韧性损伤模型的建立37-55
• 4.1 损伤模型建立37-38
• 4.2 改进的本构方程和损伤模型的数字算法实现38-44
• 4.2.1 ABAQUS材料用户子程序介绍39-41
• 4.2.2 改进本构模型程序设计41-42
• 4.2.3 损伤模型程序设计42-44
• 4.3 非奥氏体化处理损伤模型参数求解44-49
• 4.3.1 热拉伸有限元模型建立44-46
• 4.3.2 模拟结果分析46-47
• 4.3.3 损伤参数求解47-49
• 4.4 奥氏体化处理损伤模型参数求解49-52
• 4.4.1 热拉伸有限元模型建立49-50
• 4.4.2 模拟结果分析50-51
• 4.4.3 损伤参数求解51-52
• 4.5 本章小结52-55
• 5 基于有限元计算的成形极限预测55-69
• 5.1 板料成形极限概念55-58
• 5.1.1 成形极限图的实验确定法56
• 5.1.2 成形极限图的理论计算法56-57
• 5.1.3 成形极限图的数字模拟计算法57-58
• 5.2 成形极限图的有限元预测58-60
• 5.2.1 模具及试样确定58-59
• 5.2.2 有限元模型的建立59-60
• 5.3 结果分析60-65
• 5.3.1 非奥氏体化处理试样损伤分布60-62
• 5.3.2 非奥氏体化处理试样主应变分布62-63
• 5.3.3 奥氏体化处理试样损伤分布63-64
• 5.3.4 奥氏体化处理试样主应变分布64-65
• 5.4 绘制成形极限图65-67
• 5.4.1 非奥氏体化处理成形极限图65-66
• 5.4.2 奥氏体化处理成形极限图66-67
• 5.5 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 附录77
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录77
• B 作者在攻读学位期间参与项目77

【参考文献】

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本文编号：685892