本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋼熱成形過程模具磨損的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 磨損 數(shù)值模擬 本構(gòu)關(guān)系 熱力耦合 模具壽命

【摘要】：高強(qiáng)鋼板在汽車車身結(jié)構(gòu)件及覆蓋件上的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了汽車輕量化的高速發(fā)展。熱沖壓工藝作為高強(qiáng)鋼板熱成形的關(guān)鍵技術(shù),成為科研工作者的研究熱點(diǎn),對(duì)高強(qiáng)鋼板熱成形模具的研究也是其中的一個(gè)重要方面。在熱成形過程中使用的模具相對(duì)冷成形模具而言,價(jià)格更高,同時(shí)為保證良好的冷卻效果,其結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜,對(duì)模具的加工工藝及加工精度都提出了更高的要求,所以模具服役期限的長(zhǎng)短是評(píng)價(jià)模具性能優(yōu)劣的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。而模具的失效多數(shù)情況下是由于在成形過程中與板料之間的摩擦磨損造成的,因此通過合理的建模來預(yù)估模具的磨損量,并從理論上估算模具可承受的成形次數(shù),對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程中模具的設(shè)計(jì)、成形工藝的選擇、模具的修補(bǔ)以及提高零件成形質(zhì)量和生產(chǎn)效率尤為重要。本文以冷軋硼鋼板B1500HS為沖壓板料,以典型熱作模具鋼H13為凸、凹模,在對(duì)重要輸入?yún)?shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索和文獻(xiàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了高強(qiáng)鋼在熱成形過程中模具的磨損情況,說明了板料溫度等影響因素對(duì)模具磨損量的影響,主要研究成果如下:(1)利用銷盤磨損實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同條件下B1500HS鋼板與H13模具之間的摩擦系數(shù)和磨損率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著接觸壓力的升高,摩擦系數(shù)不斷降低,且二者存在近似的線性關(guān)系;不同載荷及轉(zhuǎn)速下的磨損率差別不大,其平均值為2.541×10-5mm/(MPa·m),可作為后續(xù)有限元模型中磨損量計(jì)算的重要參數(shù)。(2)通過不同溫度、不同速率下的高溫拉伸實(shí)驗(yàn),得到了B1500HS在相應(yīng)條件下的流動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,并結(jié)合Johnson-Cook模型,利用數(shù)學(xué)方法擬合得到B1500HS的本構(gòu)關(guān)系,作為后續(xù)模具磨損模型中的重要輸入?yún)?shù)。(3)建立了U形件連續(xù)沖壓的二維熱力耦合模型,模擬得到了模具的溫度場(chǎng)分布,成形過程中模具的溫度在50 oC~150 oC區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng),故以室溫下H13鋼的熱物性參數(shù)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系作為輸入?yún)?shù),可以達(dá)到合理簡(jiǎn)化模具磨損模型的目的。(4)根據(jù)修正的Archard模型,利用有限元軟件Abaqus,建立了高強(qiáng)鋼熱沖壓過程的模具磨損模型,并以板料節(jié)點(diǎn)位移、接觸應(yīng)力及磨損率的大小為依據(jù),估算了凹模圓角處各個(gè)節(jié)點(diǎn)的磨損量,指出了凹模圓角處磨損區(qū)域分布的一般規(guī)律和特點(diǎn),即凹模圓角處的磨損在10o~20o及65o~75o區(qū)間內(nèi)較為嚴(yán)重。同時(shí)定性說明了沖壓次數(shù)、板料初始溫度、模具間隙、板料厚度、沖壓速度和壓邊力等因素與磨損量的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：磨損 數(shù)值模擬 本構(gòu)關(guān)系 熱力耦合 模具壽命
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG305
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 模具磨損研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 模具磨損的實(shí)驗(yàn)研究12-14
• 1.2.2 模具磨損的模擬研究14-16
• 1.3 選題意義16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 第2章 摩擦磨損及熱沖壓工藝19-27
• 2.1 摩擦理論19-21
• 2.2 磨損理論21-23
• 2.3 磨損量的表示方法23
• 2.4 熱沖壓工藝23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 模具磨損模型中輸入?yún)?shù)的測(cè)定27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 室溫力學(xué)性能測(cè)試27-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 3.2.2 單向拉伸性能測(cè)試28-30
• 3.2.3 彈性模量測(cè)量30-31
• 3.3 摩擦系數(shù)的測(cè)定31-38
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備31-32
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)方案32
• 3.3.3 摩擦系數(shù)與磨損率32-36
• 3.3.4 表面磨損形貌分析36-38
• 3.4 其他模型參數(shù)的確定38-42
• 3.4.1 熱傳導(dǎo)系數(shù)38
• 3.4.2 定壓比熱容38-39
• 3.4.3 熱膨脹系數(shù)39
• 3.4.4 H13模具鋼部分參數(shù)39-40
• 3.4.5 板料與模具界面換熱系數(shù)40
• 3.4.6 板料及模具與空氣界面換熱系數(shù)40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 材料模型的確定43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 Johnson-Cook模型的建立43-47
• 4.2.1 拉伸試驗(yàn)結(jié)果43-45
• 4.2.2 確定材料參數(shù)A、B、n45-46
• 4.2.3 確定材料參數(shù)C46
• 4.2.4 確定材料參數(shù)m46-47
• 4.3 J-C模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比47-48
• 4.4 模具溫度場(chǎng)模擬48-55
• 4.4.1 模型建立48-50
• 4.4.2 模擬方案50-51
• 4.4.3 模擬結(jié)果與分析51-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第5章 成形過程模具磨損的數(shù)值模擬57-71
• 5.1 引言57
• 5.2 模具磨損模型的建立57-60
• 5.2.1 磨損量的計(jì)算57-58
• 5.2.2 模型參數(shù)設(shè)置58-60
• 5.3 模具磨損模擬結(jié)果分析60-70
• 5.3.1 沖壓次數(shù)與磨損量60-63
• 5.3.2 板料溫度對(duì)磨損量的影響63-64
• 5.3.3 模具間隙對(duì)磨損量的影響64-66
• 5.3.4 板料厚度對(duì)磨損量的影響66-68
• 5.3.5 沖壓速度對(duì)磨損量的影響68
• 5.3.6 壓邊力對(duì)磨損量的影響68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：914129