6082铝合金热冲压界面换热系数实验与模拟研究

发布时间：2017-10-07 12:40

  本文关键词：6082铝合金热冲压界面换热系数实验与模拟研究

  更多相关文章： 轻量化 热冲压 6082铝合金 数值模拟 界面换热系数

【摘要】：随着世界汽车保有量的持续增加,加剧了能源的消耗以及大气的污染,降低燃料消耗和减少汽车尾气排放已成为世界汽车发展趋势。汽车轻量化可降低汽车的重量,从而降低燃料消耗和减少汽车尾气的排放。汽车轻量化通常采用轻质材料、优化汽车结构、新型工艺三种措施,其中采用轻质材料是进行汽车轻量化最有效果的办法。铝合金热冲压工艺作为实现汽车轻量化的一种重要途径,一方面可以改善铝合金常温成形性差、易出现裂纹以及回弹大等问题,另一方面通过模具保压淬火的冲压件经时效处理可提高材料的力学性能。界面换热系数作为热冲压中热量传递的关键因素,可以影响热冲压过程冲压件的温度场、组织场、应力场,进而决定成形件的最终质量。界面换热系数也是模拟计算热冲压工件冷却过程中非常重要的参数,因此准确的确定界面换热系数会给数值模拟提供可靠的数据支持。本文研究了6082铝合金板料在不同压强和不同模具温度条件下热冲压过程中板料和模具温度变化,利用有限元软件进行热冲压数值模拟,最终通过热问题反向优化的方法得到界面换热系数。研究内容如下:1、研制一套实验装置,可以加热模具并采集热冲压过程中板料与模具的温度变化数据。2、将板料分别在不同压强和不同模具温度条件下进行热冲压-淬火实验,保压时间为10s,并采集板料和模具的随时间变化的温度数据。分析对比不同压强和不同模具温度条件下板料的冷却速度。3、利用有限元软件模拟铝合金板料热冲压淬火,分析热冲压淬火过程中板料的温度场分布,并输出板料与模具的模拟温度变化曲线。通过优化程序对模拟和实验过程中的温度变化曲线进行优化反算出界面换热系数,并绘制模具温度-界面换热系数和压强-界面换热系数变化曲线。
【关键词】：轻量化 热冲压 6082铝合金 数值模拟 界面换热系数
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 6000系铝合金研究现状10-12
• 1.2.1 6000系铝合金化学成分的作用10-11
• 1.2.2 6000系铝合金热处理工艺11-12
• 1.2.3 6000铝合金在汽车上的应用12
• 1.3 铝合金热冲压成形技术12-15
• 1.4 界面换热系数的国内外研究15-17
• 1.5 本文研究内容17-18
• 第2章 传热理论及反传热问题18-27
• 2.1 传热理论基础18
• 2.2 热冲压换热系数理论18-24
• 2.2.1 热冲压过程的传递方式19-21
• 2.2.2 热冲压过程界面换热系数21-23
• 2.2.3 界面换热系数的影响因素23-24
• 2.3 反传热问题24
• 2.4 反传热问题优化求解流程24-27
• 第3章 实验方法及结果分析27-38
• 3.1 实验材料及设备27-30
• 3.2 实验方案30-32
• 3.3 实验结果分析32-37
• 3.3.1 不同压强下的温度变化曲线分析32-34
• 3.3.2 不同模具温度下的温度变化曲线分析34-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 6082铝合金热冲压过程数值模拟38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 热冲压有限元模型38-42
• 4.2.1 模型的建立和边界条件的设定38-40
• 4.2.2 分析步的设定及网格的划分40-42
• 4.3 模拟温度场结果42-46
• 4.4 模拟与实验的温度变化曲线分析46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 6082铝合金热冲压界面换热系数的确定49-59
• 5.1 前言49
• 5.2 界面换热系数的计算49-53
• 5.3 界面换热系数的结果分析53-55
• 5.4 优化和实验的温度变化对比图55-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第6章 结论59-60
• 参考文献60-65
• 攻读学位期间取得的科研成果65-66
• 致谢66

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本文编号：987916