本文關(guān)鍵詞：輥彎成形斷裂機(jī)理與有限元模擬

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【摘要】：化石燃料的大量使用,使得環(huán)境污染日益嚴(yán)重,人們已經(jīng)越來越關(guān)注能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù),在新能源開發(fā)的同時,將汽車輕量化成為實現(xiàn)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的有效途徑。先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)具有很好的強(qiáng)度和韌性,可以在減輕車身重量的同時,改善汽車的碰撞安全性能,因此,先進(jìn)高強(qiáng)度鋼被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè),其對汽車安全性的提高,以及汽車輕量化的發(fā)展具有重要意義。輥彎成形是一種金屬板帶連續(xù)成形工藝,其成形過程涉及多個學(xué)科,具有多方面的復(fù)雜性,需要兼顧幾何學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)以及材料學(xué)等,因此輥彎成形學(xué)科是一門主要建立在經(jīng)驗基礎(chǔ)之上的工程技術(shù)。先進(jìn)高強(qiáng)度鋼隨著強(qiáng)度的增大,其韌性就會降低,導(dǎo)致先進(jìn)高強(qiáng)度鋼在輥彎成形過程中很容易發(fā)生斷裂。本文以先進(jìn)高強(qiáng)度鋼DP980為研究對象,通過先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的基礎(chǔ)拉伸試驗、涉及應(yīng)變速率及溫升效應(yīng)的本構(gòu)模型的建立與應(yīng)用、韌性斷裂準(zhǔn)則的建立與應(yīng)用及有限元模擬等方法,對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼在輥彎成形中的斷裂機(jī)理進(jìn)行分析,并實現(xiàn)對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼在輥彎成形中的斷裂預(yù)測。首先,根據(jù)《金屬材料室溫拉伸試驗方法》,對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼進(jìn)行五種不同應(yīng)變速率下的單向拉伸、平面應(yīng)變及剪切試驗,得到材料的基本力學(xué)參數(shù)。同時,在試驗過程中對試件變形區(qū)的溫度進(jìn)行非接觸式測量,以研究變形熱對板料成形的影響。對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,將材料參數(shù)運用到拉伸試驗的有限元模擬中,通過試驗數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)的對比,驗證材料數(shù)據(jù)和有限元模型的可靠性。運用試驗得到的不同拉伸速率下的數(shù)據(jù),建立適用于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼DP980涉及應(yīng)變速率和溫度效應(yīng)的本構(gòu)模型。將該本構(gòu)模型應(yīng)用到基礎(chǔ)拉伸有限元模型中,通過對比試驗數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù),驗證本構(gòu)模型的可靠性。設(shè)計先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的U型彎曲輥彎成形裝置,并進(jìn)行180°彎曲輥彎成形實驗,實驗結(jié)果表明,DP980僅在彎曲角度為180°時發(fā)生斷裂。建立U型彎曲輥彎成形有限元模型和180°彎曲輥彎成形有限元模型。建立適用于DP980的韌性斷裂準(zhǔn)則,并將韌性斷裂準(zhǔn)則嵌入到有限元軟件中,通過和試驗結(jié)果進(jìn)行對比,證明所建立的韌性斷裂準(zhǔn)則能夠?qū)ο冗M(jìn)高強(qiáng)度鋼DP980在輥彎成形中的斷裂進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測。
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG306

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