高强钢板自由温弯曲成形及回弹控制研究

发布时间：2021-04-21 05:56

　　随着汽车及其装备轻量化需求增加,DP980高强钢以强度高、性能稳定优良的特点在汽车行业中应用越来越广泛。本文针对DP980冷冲压成形中易破、回弹一致性差等问题,基于感应加热的方式对高强钢板自由温弯曲成形性能进行研究,开发了温弯曲工艺及相应的控制方法。本文设计了两种感应加热线圈,建立了温弯曲实验系统和实验平台,并探究了基于磁感应和电源通断技术的定温加热方法,确定了DP980在100℃⁶00℃不同温度范围内的加热规程。本文在耦合温度硬化模型的基础上,提出了新的温度软化项来丰富硬化行为,扩大了原有模型的自由度。推导了剪切修正的GTN细观损伤理论模型,给出了相应的数值计算方法,进一步在ABAQUS的VUMAT接口的基础上进行了二次开发。利用置信域优化算法得到了DP980在不同温度和不同应变速率下的临界孔洞体积分数等损伤参数,分析了材料在弯曲断裂过程中的应力三轴度、Lode角、孔洞体积分数等参数随凸模加载过程的变化规律。本文在感应加热实验系统基础上,通过详细分析V型弯曲解析模型的载荷位移数据和材料基本力学性能参数的关系,利用CWA（双割线）方法抽取了材料在不同温度和应变速率... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 高强度钢
    1.3 感应加热与温热冲压成形回弹控制
        1.3.1 三种常用的回弹预测方法
        1.3.2 人工神经网络
        1.3.3 反馈控制方法
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 金属材料的感应加热研究现状
        1.4.2 回弹控制研究现状
        1.4.3 GTN模型研究现状
    1.5 本文的主要工作和章节安排
第2章 温弯曲感应加热及温度控制
    2.1 引言
    2.2 感应加热原理与实验系统
        2.2.1 电磁感应加热原理
        2.2.2 集肤效应
        2.2.3 热传导、热对流和热辐射
        2.2.4 感应加热实验系统
    2.3 感应加热线圈设计
        2.3.1 线圈几何形状设计方案
        2.3.2 感应加热线圈加热过程模拟
    2.4 感应加热温度控制方法
        2.4.1 通断定温控制方法
        2.4.2 实验结果与分析
    2.5 本章小结
第3章 高强钢板温弯曲断裂预测研究
    3.1 引言
    3.2 DP980的单向拉伸实验
        3.2.1 DP980力学性能的影响因素
        3.2.2 材料参数拟合
    3.3 基于剪切修正的GTN细观损伤模型
        3.3.1 应力状态表征参数
        3.3.2 应力状态参数对孔洞演化的影响
        3.3.3 经典的GTN损伤模型
        3.3.4 基于剪切修正的GTN损伤模型
    3.4 基于细观损伤模型的有限元模拟
        3.4.1 ABAQUS子程序二次开发
        3.4.2 有限元模拟断裂模型
        3.4.3 优化算法及参数优化过程
    3.5 损伤参数标定其结果分析
        3.5.1 基本损伤参数的确定
        3.5.2 损伤参数标定结果
        3.5.3 弯曲成形中的应力状态分析
    3.6 本章小结
第4章 高强钢板温弯曲回弹控制研究
    4.1 引言
    4.2 温弯曲回弹控制方法
        4.2.1 BP神经网络的原理
        4.2.2 MATLAB神经网络工具箱
        4.2.3 输入输出变量的选取
        4.2.4 训练样本数据集的生成
        4.2.5 回弹预测过程及结果
    4.3 温弯曲回弹反馈控制研究
        4.3.1 弯曲角和行程的关系
        4.3.2 回弹反馈控制流程
        4.3.3 在线图像识别弯曲角
    4.4 基于反馈控制的实验结果
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的条带刚凸特征回弹预测[J]. 冯斌,毛建中,胡晖.  锻压技术. 2020(03)
[2]电磁感应加热温度控制方法研究综述[J]. 王玉忠,胡雪,魏敏,蒋明鸿,周聪.  机械研究与应用. 2019(05)
[3]包辛格效应对DP590高强钢板直梁类零件冷冲压回弹模拟的影响[J]. 尹航,高云凯,都业实.  汽车工艺与材料. 2019(08)
[4]关于剪切变形对等截面梁临界载荷影响的讨论[J]. 吴晓.  空间结构. 2019(02)
[5]新型汽车用高强度中锰钢研究现状及发展趋势[J]. 刘倩,郑小平,张荣华,田亚强,陈连生.  材料导报. 2019(07)
[6]基于BP神经网络遗传算法的高强钢成形研究[J]. 郭强,郑燕萍,朱伟庆,晋保荣.  材料科学与工艺. 2020(02)
[7]基于感应加热的中碳钢温度控制实验与模拟研究[J]. 朱正明,王涵,金浩,赵刚,章海明,刘娟,崔振山.  塑性工程学报. 2018(06)
[8]高强钢热冲压成形工艺及装备进展[J]. 张宜生,王子健,王梁.  塑性工程学报. 2018(05)
[9]中频感应加热能量法温度控制策略[J]. 赵朋成,张克.  电子测量技术. 2018(14)
[10]基于BOBYQA算法的微小通道热沉优化设计[J]. 唐晟,赵耀华,刁彦华,全贞花.  北京工业大学学报. 2018(06)

博士论文
[1]基于细观损伤机理的韧性断裂研究[D]. 姜薇.西北工业大学 2016

硕士论文
[1]圆环链感应加热中的电磁—热耦合有限元分析[D]. 姜桢.湘潭大学 2017
[2]材料本构模型的参数标定及其在高强度钢板材弯曲回弹预测中的应用[D]. 李健强.华南理工大学 2017
[3]钢管涂覆工艺感应加热过程建模和温度控制研究[D]. 杨钦塔.杭州电子科技大学 2017
[4]带材横向电磁感应加热的三维耦合分析[D]. 李成亮.东北大学 2015
[5]中频感应加热炉温度控制技术研究[D]. 刘自理.西安石油大学 2013
[6]电磁感应加热理论研究及强力感应加热器设计[D]. 胡旭东.河北工业大学 2004



本文编号：3151193