【摘要】：軋制差厚板幾何截面形狀和力學(xué)性能的非均一性,使其成形過程中的非均勻變形程度增加,降低了其沖壓成形性能。薄區(qū)、厚區(qū)和過渡區(qū)的存在使差厚板具有明顯的區(qū)域變形特征,根據(jù)應(yīng)變相同的點(diǎn)組成一個(gè)變形域,差厚板成形過程中存在多個(gè)變形域,失穩(wěn)的關(guān)鍵變形域?qū)Σ詈癜宓恼w成形性能起決定性作用,然而變形程度的累積使關(guān)鍵變形域成形性能起決定性作用,然而變形程度的累積使關(guān)鍵變形域不斷變化。因此,本文提出采用合適差厚板每一變形階段變形特點(diǎn)的變速成形提高其成形性能。本文將重點(diǎn)圍繞成形速度對差厚板成形極限的影響規(guī)律,采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法進(jìn)行深入的研究。截面厚度的非均一性和在軋制過程中受力程度的不同,差厚板各厚度區(qū)的力學(xué)性能和塑性變形行為均不相同。為此,針對差厚板各厚度區(qū)力學(xué)性能的差異,采用單向拉伸實(shí)驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬,研究了差厚板的力學(xué)性能和塑性變形行為,并根據(jù)塑性力學(xué)原理,建立了厚度連續(xù)變化過渡區(qū)的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)方程。進(jìn)一步通過分析差厚板拉伸斷裂前后的微觀組織變化、織構(gòu)變化和斷口分析。結(jié)果表明:等厚區(qū)的薄區(qū)和厚區(qū)力學(xué)性能優(yōu)異,而厚度變化的過渡區(qū)具有較低的韌性,塑性變形時(shí),等厚區(qū)的塑性變形整體均勻展開,而過渡區(qū)的塑性變形局限在局部區(qū)域進(jìn)行,降低了差厚板的成形性能;差厚板過渡區(qū)和厚區(qū)變形行為和斷裂機(jī)理不同,過渡區(qū)成脆性斷裂,薄區(qū)呈剪切斷裂,而厚區(qū)成韌性斷裂,分析了差厚板塑性變形機(jī)理。為了研究成形速度對差厚板拉深成形性能影響的規(guī)律,建立了差厚板拉深有限元模型,分析成形速度及速度及速度模式對變形域分布及演化的影響規(guī)律,獲得了變速提高差厚板成形性能的工藝設(shè)置規(guī)律。結(jié)果表明:不同拉深速度對差厚板變形域的分布及演化的規(guī)律是相似的,唯一不同的是合理的拉深速度及其變速模式能有效降低關(guān)鍵變形域的應(yīng)變值,提高差厚板的成形性能。過渡區(qū)臨界的厚區(qū)隨著拉深深度的增加,變形域逐漸擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移并集中在差厚板盒形件底部四個(gè)圓角處是影響差厚板整體成形性能的關(guān)鍵變形域。研究結(jié)果進(jìn)一步表明,速度轉(zhuǎn)折點(diǎn)和初始拉深速度的設(shè)置是速度拉深工藝設(shè)置的關(guān)鍵,合理的變速成形能有效提高差厚板的成形性能。在上述研究成果的基礎(chǔ)上,采用拉深成形實(shí)驗(yàn),以零件壁厚分布為考察目標(biāo),研究了成形速度影響差厚板拉深成形性能的規(guī)律,結(jié)果表明Cr340差厚板極限拉深速度為50mm/s,當(dāng)拉深速度大于極限速度時(shí),盒形件拉深破裂。采用初始拉深速度低于極限速度50mm/s進(jìn)行拉深,當(dāng)拉深深度至22mm時(shí),采用大于極限速度60mm/s進(jìn)行拉深,拉深結(jié)果完好,證明了變速拉深成形能夠有效提高差厚板的成形性能。由于數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,驗(yàn)證了上述模擬分析的正確性。
【圖文】：

言車工業(yè)輕量化不僅能減少對鋼材的使用量，從而節(jié)約成能耗的同時(shí)，減少了有毒氣體的排放[1-4]，更重要的是車處理還能提高某些零部件的防沖撞性能[5-9]。已有研究表重量減少 10%左右時(shí)，汽油燃燒效率可提高 5%[9-12]。板分布相適應(yīng)的軋制差厚板是繼激光拼焊板之后，汽車工力的輕量化結(jié)構(gòu)用材[13-21]。差厚板（Tailor Rolled BlTRB）最初是由德國亞琛工業(yè)大學(xué)于 20 世紀(jì) 90 年代初期技術(shù)生產(chǎn)而成的一種新型板材（如圖 1-1 所示），其厚夠與實(shí)際受力相對應(yīng)，而且在等厚區(qū)與等薄區(qū)之間存在渡區(qū)（如圖 1-2），，漸變的厚度變化不易引起應(yīng)力峰值在汽車工業(yè)輕量化過程中有廣泛的應(yīng)用前景。其中

圖 1-2 變厚度差厚板示意圖Fig.1-2 Tailor rolled blank目前差厚板代替等厚板的成形件已應(yīng)用與汽車工業(yè)（如圖 1撞梁、B 柱、橫梁等。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG386

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7 趙軍;殷t

本文編號：2663522