超高强度硼钢热冲压关键影响因素数值分析

发布时间：2017-05-19 14:18

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【摘要】：科学研究的一个重要的社会目标是追求对我们所生活的环境进行有效的保护。为此在很多的工程领域科研人员都进行着不懈的努力，其中汽车轻量化研究通过减轻车身重量从而减少汽车尾气的排放，为保护人类生存环境做出了贡献。在此背景下，热冲压技术应运而生，热冲压技术通过对超高强度钢板在高温下冲压成形，随即进行淬火冷却，进而获得高强度质量比的热冲压零件。热冲压零件不仅重量低于传统冷冲压件，而且其强度及硬度远远高于冷冲件，在世界各国汽车碰撞安全性要求逐年提高的情况下，热冲压件的应用前景越来越广大。 然而，热冲压过程由于涉及到传热及相变过程，其复杂程度远远大于传统冲压过程，需要考虑到更多的边界条件问题。许多工艺参数对热冲压成形的结果都有重要影响，本文利用LS-DYNA软件提供的*MAT_106材料模型对汽车B柱热冲压过程进行有限元热-力耦合模拟分析，研究不同工艺参数对热冲压成形结果的影响规律。首先建立B柱热冲压热力耦合模型，并与国际板料成形数值模拟会议（Numisheet）2008Benchmark03实验结果对比，验证有限元分析的可靠性。然后利用热-力耦合有限元模型研究不同工艺参数对热冲压成形过程的影响规律。主要研究的工艺参数为：压边间隙，影响板料法兰边缘与模具接触传热情况，进而影响制件成形性；板料成形初始温度，材料流动性受温度影响很大，不同的初始温度对板料的成形性影响较大；板料与模具间摩擦系数，，影响板料与模具之间的接触受力及传热，对制件减薄率有显著影响；模具接触间隙，影响制件成形结果；模具温度对冲压及淬火过程中热量传递情况有显著影响；冲压速度对板料成形时塑性变形过程有重要影响；保压淬火时间对淬火后零件强度性能有重要影响。通过有限元模拟结果，可以有效对热冲压工艺过程进行优化设计，对实际工业应用提供参考。最后利用*MAT_244材料模型建立B柱热冲压热-力-相变有限元模型，分析淬火后制件微观组织转变情况，得到淬火结束后马氏体分布。 本文主要研究意义是通过不同工艺参数条件下的热-力耦合模拟，得到了各工艺参数对热冲压成形性的影响规律，在实际工业生产中可以有效节省试模调试时间，同时对优化热冲压工艺过程提供一定参考。
【关键词】：热冲压 有限元模拟 热-力耦合 工艺参数
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10-12
• 1.2 热冲压成形技术背景及国内外研究现状12-18
• 1.3 本文研究内容及意义18-20
• 第2章 热冲压热-力耦合有限元分析基本理论20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 金属板料塑性成形过程热量传递的基本理论20-23
• 2.3 传热过程分析23-25
• 2.4 热-力耦合分析25-27
• 第3章 B 柱热-力耦合有限元数值模拟27-41
• 3.1 B 柱热冲压数值模拟流程27-28
• 3.2 建立 B 柱有限元模型28-34
• 3.2.1 材料模型及力学性能29-30
• 3.2.2 有限元模拟边界条件及工艺参数30-32
• 3.2.3 热冲压数值模拟步骤32-34
• 3.3 B 柱热冲压成形有限元热-力耦合模拟结果分析34-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 热冲压关键影响因素数值模拟分析41-63
• 4.1 影响热冲压过程的主要材料参数及工艺参数41-42
• 4.2 压边间隙对热冲压成形性的影响42-43
• 4.3 板料成形初始温度对热冲压成形性的影响43-49
• 4.4 摩擦系数对热冲压成形性的影响49-52
• 4.5 接触间隙对热冲压成形性的影响52-54
• 4.6 模具温度对热冲压成形性的影响54-57
• 4.7 冲压速度对热冲压成形工艺的影响57-59
• 4.8 保压淬火时间对热冲压成形工艺的影响59-61
• 4.9 本章小结61-63
• 第5章 有限元热-力-相变耦合模拟分析63-66
• 5.1 材料模型简介63-64
• 5.2 有限元热-力-相变耦合模型64
• 5.3 有限元模拟结果对比分析64-66
• 第6章 结论66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：378930