高强度钢板热冲压工艺研究及有限元分析

发布时间：2017-06-16 10:13

  本文关键词：高强度钢板热冲压工艺研究及有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国民物质生活水平的提高,大家对汽车安全性的要求也越来越强烈,因此,高强度、超高强度钢板在汽车车身上的应用也越来越广泛。然而,由于高强度、超高强度钢板在常温下强度较高,变形抗力比较大,导致利用常规冷冲压成形的方式很难成形,因此高强度、超高强度钢板热冲压成形技术就应运而生。目前,高强度钢板热冲压成形零件已经广泛应用于国内外汽车车身的重要零件上。尤其在国外,几乎所有汽车的重要结构零件都采用高强度钢板热冲压成形技术制成;在国内的一些知名汽车的中高端车型中,重要结构安全件也都采用热冲压技术。利用高强度钢板热冲压成形技术,不仅可以节省材料、减轻汽车的重量、减少尾气排放,而且还可以改善汽车的弯曲刚性和扭曲刚性,提高零件强度从而提高整车的碰撞安全性能。热冲压成形技术是先将高强度钢板加热到奥氏体化状态并保温然后成形及冷却的一种新的冲压成形工艺,由于高温可以使材料发生微观组织转变,使材料的变形抗力大大下降,易于材料成形。成形之后再由模具对其进行冷却淬火,使之转变为马氏体,从而强度得到大大提高。 本论文以高强度钢板B400VK为研究对象,采用实验研究与塑性有限元分析相结合的研究方法,对高强度钢板在热冲压成形过程中的流变应力及其变化规律、主要热成形参数对其力学性能及温度变化的影响规律进行研究。首先通过实验分析得出材料在高温下的变形抗力曲线;即当材料在完全奥氏体化后,通过一定时间的保温,再冷却到不同温度,然后以不同的变形速率进行高温单向拉伸试验,从而得材料在不同处理方式下的真实应力-应变曲线。再将实验得到的真实应力-应变曲线导入有限元软件的材料模型中,并结合热冲压成形的工艺流程,利用Dynaform软件对某汽车A柱加强件的U型局部进行热冲压热力耦合分析。得到了板料在成形过程中各时刻温度和应力的分布与变化及其特点;总结了冲压速度、板料成形温度、模具初始温度、压边力及保温时间工艺参数等对热冲压成形后温度及应力的影响。之后通过追踪零件上的某些节点的温度变化,得出了模具相应位置在不同时刻及温度下的冷却能力。最后,对U型件进行热冲压及冷冲压实验,并对热成形零件局部进行微观组织分析得出其组织为马氏体。再通过冷成形和热成形实验的精度比较以及与有限元分析结果相对比,不仅证明了热成形精度较冷成形高,说明了热成形的可行性及优越性。同时还验证了热冲压成形有限元模拟分析的正确性。对该零件该材料的热成形工艺的产业化生产提供了技术指导。
【关键词】：高强度钢板 热冲压成形 有限元分析 A柱加强件 热力耦合
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG386
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9-13
• 1.2 超高强度钢板热冲压成形国内外研究现状13-16
• 1.2.1 汽车用高强度钢板现状13-14
• 1.2.2 超高强度钢板热冲压成形工艺现状14-16
• 1.3 本文主要研究内容及意义16-19
• 2 金属板料成形理论及有限元分析19-33
• 2.1 金属材料的力学性能19-21
• 2.1.1 材料的应力19-20
• 2.1.2 材料的应变20-21
• 2.1.3 材料的应力应变曲线21
• 2.2 弹塑性力学基本方程21-22
• 2.2.1 平衡方程21-22
• 2.2.2 几何方程22
• 2.3 弹塑性本构方程22-24
• 2.3.1 弹性本构方程22-23
• 2.3.2 塑性本构方程23-24
• 2.4 板料的冲压成形24-26
• 2.4.1 冲压成形的力学特点分类24-25
• 2.4.2 冲压工序组成25-26
• 2.5 板料热冲压成形中的热工理论26-29
• 2.5.1 热力学定律26-27
• 2.5.2 热量传递的三种方式27-29
• 2.6 板料冲压成形有限元分析简介29-31
• 2.7 本章小结31-33
• 3 高强度钢板热流变行为研究33-47
• 3.1 高强度钢板热成形工艺33-34
• 3.2 高强度钢板的热模拟实验34-38
• 3.2.1 实验材料34-35
• 3.2.2 试样尺寸35
• 3.2.3 实验设备35-37
• 3.2.4 实验路线37-38
• 3.3 高强度钢板的高温流变行为分析38-43
• 3.3.1 流变应力-应变曲线38-40
• 3.3.2 温度对材料流变应力的影响40-41
• 3.3.3 高温下应变速率对材料流变应力的影响41-43
• 3.4 数据方差分析43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 主要热成形工艺参数及影响规律研究47-77
• 4.1 有限元软件的介绍47-48
• 4.2 零件有限元模型48-50
• 4.2.1 材料模型的选择48-49
• 4.2.2 单元公式的选择49
• 4.2.3 网格的划分49-50
• 4.3 接触模型50-52
• 4.3.1 机械接触50-51
• 4.3.2 热学接触51-52
• 4.4 板料各时刻温度及Von-Miss 等效应力分布及变化52-56
• 4.5 冲压速度对热冲压工艺的影响规律56-59
• 4.6 板料成形温度对热冲压工艺的影响规律59-61
• 4.7 模具初始温度对热冲压工艺的影响规律61-65
• 4.8 压边力对热冲压工艺的影响规律65-68
• 4.9 保压时间对热冲压工艺的影响规律68-71
• 4.10 模具的冷却能力分析71-74
• 4.11 本章小结74-77
• 5 热冲压成形实验验证77-83
• 5.1 冲压成形实验介绍77-78
• 5.2 实验结果对比分析78-81
• 5.2.1 板料厚度的实验值与模拟值得对比分析79-80
• 5.2.2 零件尺寸精度分析80-81
• 5.3 本章小结81-83
• 6 总结与展望83-85
• 6.1 全文总结83
• 6.2 研究展望83-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-91
• 附录 A 攻读学位期间发表论文目录91

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  本文关键词：高强度钢板热冲压工艺研究及有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

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