变厚板材料参数获取方法研究

发布时间：2017-09-10 01:49

  本文关键词：变厚板材料参数获取方法研究

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【摘要】：目前,汽车轻量化要求日益迫切,新的加工工艺、新的轻量结构相继出现。在新的加工工艺中,柔性轧制技术发展迅速。所谓柔性轧制技术是指轧辊间隙可以实现实时控制的技术。这种技术可以制造出不同部位具有不同厚度的板料从而真正实现板料生产的定制化。变厚板(Tailor Rolled Blank,TRB)板料具有较多的优点,如:材料分布合理、材料性能没有突变以及可以实现私人定制等,但是也存在一定的问题。其中变厚板的材料参数获取方法一直是研究的热点。为了探究变厚板材料参数的获取方法,本文开展的研究工作主要包括以下三个方面:(1)首先借鉴等厚板单向拉伸试验试样设计方法对变厚板单拉试验试样进行设计,并在此基础上针对变厚板变厚区特殊的几何形式,设计变厚板变厚区等截面积单拉试样,最后结合DIC(数字散斑相关性)试验,对比等截面积试样与传统试样在拉伸试验过程中的全场应变信息以及断裂位置信息。(2)利用变厚板等厚区尺寸相对较大的优势,截取变厚板等厚区单向拉伸试验试样,并进行单向拉伸试验得到不同厚度下材料的应力应变曲线,然后使用插值方法对各等厚区曲线进行插值进而得到过渡区不同厚度下的材料性能。另外,对不同厚度下的应力应变曲线提出统一的硬化模型,模型中包含与厚度信息相关的初始应变信息,使得不同厚度下的材料曲线能够使用统一的硬化模型进行表征,并对统一硬化模型中的参数进行优化。(3)针对变厚板存在的各向异性,提出一种材料参数反求方法,该方法主要包含显微压痕试验、有限元模型以及参数优化理论等。显微压痕试验过程中对三个不同表面的载荷侵入量曲线进行研究,三个表面分别为:沿轧制方向的平面、沿横向方向的平面以及厚度方向的平面,三个面上载荷侵入量曲线的不同说明了材料的各向异性。显微压痕试验有限元模型中主要研究边界条件、摩擦等对有限元模型的影响,参数优化理论主要研究多目标遗传算法、代理模型等内容。最后为验证本研究中反求方法的正确性,进行了伪试验以及单向拉伸试验验证,验证结果表明本研究中提出的方法具有良好的精度,具有一定的工程意义及应用价值。
【关键词】：变厚板材料参数 变厚板试样 硬化模型 各向异性 参数反求
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 引言13-17
• 1.2 连续变厚板的研究现状17-18
• 1.3 连续变厚板材料参数表征方法研究现状18-20
• 1.4 本课题主要研究的内容20-22
• 第2章 变厚板单拉试验试样设计方法研究22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 变厚板标准尺寸单拉试样设计22-23
• 2.3 变厚板等截面积单向拉伸试样设计23-26
• 2.4 变厚板等截面积试样应力状态分析26-27
• 2.5 基于DIC技术的变厚板拉伸试验27-36
• 2.5.1 DIC试验的原理及应用27-28
• 2.5.2 DIC试验过程28-30
• 2.5.3 DIC试验结果30-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 变厚板三维应力面及统一硬化模型研究37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 三维应力应变曲面的构建方法研究37-40
• 3.2.1 变厚板等厚区单拉试验试样设计与制备37-38
• 3.2.2 变厚板等厚区单拉试验38
• 3.2.3 拉伸试验曲线数据处理38-40
• 3.3 变厚板统一硬化模型40-46
• 3.3.1 各厚度下材料曲线统一硬化模型拟合40-42
• 3.3.2 硬化模型中的参数优化42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 变厚板材料参数反求方法研究47-77
• 4.1 引言47
• 4.2 反求理论基础47-61
• 4.2.1 材料参数反求方法47-48
• 4.2.2 反求原理分析48-50
• 4.2.3 NSGA-II优化算法50-55
• 4.2.4 试验设计方法及常用代理模型55-61
• 4.3 有限元基本原理61-65
• 4.3.1 ABAQUS有限元原理61-62
• 4.3.2 ABAQUS单元介绍62-63
• 4.3.3 ABAQUS接触分析基本原理63-65
• 4.4 显微压痕试验65-67
• 4.4.1 显微压痕试验试样准备65-66
• 4.4.2 显微压痕试验试验过程66-67
• 4.5 显微压痕试验有限元模型的建立67-69
• 4.5.1 有限元材料模型67-68
• 4.5.2 有限元模型建立68-69
• 4.6 反求方法验证69-75
• 4.6.1 伪试验验证69-72
• 4.6.2 反求方法试验验证72-75
• 4.7 本章小结75-77
• 结论与展望77-79
• 参考文献79-86
• 致谢86-87
• 附录A 攻读学位期间所获得的研究成果87

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1 王涛;变厚板材料参数获取方法研究[D];湖南大学;2016年

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本文编号：824040