本文關(guān)鍵詞：先進(jìn)高強(qiáng)鋼邊緣破裂的影響因素及預(yù)測(cè)模型研究

  更多相關(guān)文章： 邊緣破裂 預(yù)變形 曲率半徑 沖裁熱效應(yīng) 有限元模型

【摘要】：先進(jìn)高強(qiáng)鋼不僅擁有超高的強(qiáng)度,而且兼具良好的塑性以及較高的疲勞強(qiáng)度和碰撞吸收性能,因此很好地滿足了汽車工業(yè)中輕量化和安全性的制造要求。邊緣破裂是先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓成形中一類常見(jiàn)的破裂問(wèn)題。板料的邊緣由于受到材料性能、加工工藝、斷面質(zhì)量等等因素的綜合影響,在變形過(guò)程中往往還沒(méi)達(dá)到傳統(tǒng)FLD所預(yù)測(cè)的成形極限時(shí)就發(fā)生了失效或破裂,宏觀表現(xiàn)為板料邊緣的成形能力下降。因此研究邊緣破裂的影響因素和預(yù)測(cè)模型對(duì)汽車工業(yè)制造有至關(guān)重要的意義。本課題基于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(基金編號(hào):51105246)開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)和模擬研究,通過(guò)對(duì)高強(qiáng)度雙相鋼板(DP780和DP980)進(jìn)行預(yù)變形實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)、不同溫度下的單拉實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的模擬,探究預(yù)變形、曲率半徑和沖裁熱效應(yīng)對(duì)板料邊緣拉伸性能的影響。模擬中比較了三種經(jīng)典韌性斷裂準(zhǔn)則在板料成形中的適用性,并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)規(guī)律。同時(shí)基于Abaqus軟件針對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)鋼的邊緣破裂現(xiàn)象提出新的預(yù)測(cè)模型,適用于含有沖裁損傷的板料邊緣的成形極限預(yù)測(cè),改善了傳統(tǒng)理想模型在邊緣破裂預(yù)測(cè)方面的不足。本文主要研究成果如下:(1)通過(guò)預(yù)變形實(shí)驗(yàn)、線切割制孔和擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)研究了預(yù)變形對(duì)邊緣拉伸性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,預(yù)變形導(dǎo)致的加工硬化會(huì)明顯影響板料邊緣的拉伸性能,且預(yù)變形量越大的邊緣對(duì)應(yīng)的拉伸性能越差。(2)通過(guò)對(duì)不同孔徑的圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)研究曲率半徑對(duì)邊緣拉伸性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)同種材料而言,邊緣的曲率半徑越小,拉伸性能越差。(3)比較了Rice-Tracey、Brozzo和Ayada三種斷裂準(zhǔn)則在不同孔徑擴(kuò)孔模擬中的預(yù)測(cè)精度。模擬結(jié)果顯示:對(duì)DP780擴(kuò)孔工藝而言,Ayada斷裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)精度最高;對(duì)DP980擴(kuò)孔而言,選用Rice-Tracey斷裂準(zhǔn)則相對(duì)比較合適。(4)通過(guò)單拉實(shí)驗(yàn)測(cè)定了DP780不同溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,對(duì)沖裁材料模型進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)模具溫度和材料模型的不同,利用Deform軟件設(shè)置四組沖裁模擬對(duì)比,指出沖裁過(guò)程中板料變形區(qū)存在明顯的溫度變化,應(yīng)該利用優(yōu)化模型提高模擬精度。此外,沖裁時(shí)板料變形區(qū)的溫度變化范圍受材料模型的影響較小,且連續(xù)沖裁導(dǎo)致的模具升溫對(duì)薄板沖裁影響也比較小。(5)提出了兩個(gè)新參數(shù),損傷區(qū)(Damage Zone)和等效失效應(yīng)變比(Effective Failure Strain Ratio,EFSR),分別用于表征邊緣預(yù)損傷和邊緣拉伸性能,并以兩個(gè)新參數(shù)為基礎(chǔ),基于M-K模型和Hill縮頸理論建立了一個(gè)新的有限元模型,適用于含有沖裁損傷的邊緣成形極限預(yù)測(cè)。同時(shí)通過(guò)沖孔和擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新模型相比傳統(tǒng)理想模型在預(yù)測(cè)邊緣成形極限方面的優(yōu)越性。(6)本文進(jìn)行了大量的擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn),結(jié)果均表明DP980的擴(kuò)孔性能要優(yōu)于DP780,且擴(kuò)孔時(shí)裂紋傾向于沿板料軋制方向產(chǎn)生,裂紋方向與裂紋所在處邊緣的切線方向成45°。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U465.1;TG142

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 余海燕;;汽車用TRIP高強(qiáng)度鋼板的成形行為試驗(yàn)研究[J];汽車工程;2007年08期

2 王廣勇;王剛;;高強(qiáng)度鋼在汽車輕量化中的應(yīng)用[J];汽車工藝與材料;2011年01期

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5 王曉東;王利;戎詠華;;TRIP鋼研究的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];熱處理;2008年06期

6 秦利國(guó);李波濤;;汽車底盤(pán)用高擴(kuò)孔型熱軋鋼板的試制[J];山東冶金;2010年03期

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本文編號(hào)：1225590