扭力梁设计及其热冲压成形性分析

发布时间：2023-08-26 04:58

　　扭力梁作为汽车底盘的重要零部件,具有较大的轻量化潜力。然而,通过冷冲压成形加工的高强钢板扭力梁成形困难。热冲压工艺在改变汽车零部件成形性方面有着不可替代的优势,它将冷冲压和金属热处理结合在一起,有效的解决了扭力梁在冷冲压过程中出现的成形困难、回弹等缺陷,从而保证了制件精度。本文从扭力梁的轻量化结构设计、扭力梁热冲压仿真两个方面进行了较为系统的研究。首先,根据已有的冷冲压扭力梁的基本尺寸和形状设计了高强钢板扭力梁,建立扭力梁三维模型和有限元模型。对其进行了结构强度分析、模态分析,获得了用于结构优化的评价指标。采用正交试验,对扭力梁进行了轻量化结构优化。其次,对其成形性进行了仿真。根据设计得到的扭力梁模型,对其进行工艺补充以确定模具型面,对模具进行设计。同时,根据传热学、流体动力学相关理论确定了模具冷却系统参数。利用ABAQUS软件搭建了冲压过程有限元模型,对高温板料进行冲压仿真,通过结果温度场、应力-应变场分析了板料成形性。然后,利用ABAQUS软件搭建了淬火过程的流固耦合模型,以冲压阶段结束的温度场作为淬火阶段的初始条件,进行了热流固耦合分析的联合仿真,分析了淬火阶段完成之后的温度场。...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 热冲压工艺
        1.2.1 热冲压基本原理
        1.2.2 热冲压种类及特点
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 扭力梁结构设计优化国内外研究现状
        1.3.2 热冲压工艺国内外研究现状
    1.4 课题主要研究内容
第2章 扭力梁设计及有限元分析
    2.1 引言
    2.2 扭力梁设计
        2.2.1 建立扭力梁模型
        2.2.2 建立有限元模型
    2.3 扭力梁结构强度分析
        2.3.1 弯曲工况分析
        2.3.2 扭转工况分析
    2.4 扭力梁模态分析
        2.4.1 模态分析的作用
        2.4.2 自由模态分析
    2.5 本章小结
第3章 基于正交试验的扭力梁结构优化
    3.1 引言
    3.2 正交试验理论简介
    3.3 评价指标的确定及其量化
        3.3.1 静态强度
        3.3.2 动态强度
    3.4 正交试验因素和水平的确定
    3.5 正交试验
        3.5.1 建立数学模型及目标函数
        3.5.2 正交试验及结果
        3.5.3 多目标优化分析
    3.6 本章小结
第4章 扭力梁热冲压成形过程仿真
    4.1 引言
    4.2 高强钢板热塑性变形机理
        4.2.1 晶内滑移
        4.2.2 晶界滑移
        4.2.3 扩散性蠕变
        4.2.4 热冲压板料内组织的变化
    4.3 冲压模具型面及冷却系统设计
        4.3.1 模具材料的选择
        4.3.2 模具型面的确定
        4.3.3 冷却系统设计规则
        4.3.4 冷却系统管道直径
        4.3.5 冷却系统管道中心距
        4.3.6 冷却系统管道至型面的距离
    4.4 热冲压工艺热力耦合仿真
        4.4.1 冲压模具几何模型
        4.4.2 材料模型
        4.4.3 网格模型装配体
        4.4.4 接触条件模型
        4.4.5 分析步和边界模型
        4.4.6 温度场分析
        4.4.7 应力-应变场分析
    4.5 本章小结
第5章 扭力梁热冲压淬火过程仿真
    5.1 引言
    5.2 高强钢热成形传热学理论
        5.2.1 热力学第一定律
        5.2.2 热传递的方式
    5.3 淬火工艺热流固耦合仿真
        5.3.1 固体域有限元模型
        5.3.2 流体域有限元模型
        5.3.3 淬火参数模型
        5.3.4 分析步与边界条件模型
        5.3.5 淬火过程结果分析
    5.4 冲压淬火的连续生产过程模拟
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3844002