本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度鋼板熱沖壓工藝研究及有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著國民物質(zhì)生活水平的提高,大家對汽車安全性的要求也越來越強(qiáng)烈,因此,高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼板在汽車車身上的應(yīng)用也越來越廣泛。然而,由于高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼板在常溫下強(qiáng)度較高,變形抗力比較大,導(dǎo)致利用常規(guī)冷沖壓成形的方式很難成形,因此高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。目前,高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形零件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外汽車車身的重要零件上。尤其在國外,幾乎所有汽車的重要結(jié)構(gòu)零件都采用高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形技術(shù)制成;在國內(nèi)的一些知名汽車的中高端車型中,重要結(jié)構(gòu)安全件也都采用熱沖壓技術(shù)。利用高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形技術(shù),不僅可以節(jié)省材料、減輕汽車的重量、減少尾氣排放,而且還可以改善汽車的彎曲剛性和扭曲剛性,提高零件強(qiáng)度從而提高整車的碰撞安全性能。熱沖壓成形技術(shù)是先將高強(qiáng)度鋼板加熱到奧氏體化狀態(tài)并保溫然后成形及冷卻的一種新的沖壓成形工藝,由于高溫可以使材料發(fā)生微觀組織轉(zhuǎn)變,使材料的變形抗力大大下降,易于材料成形。成形之后再由模具對其進(jìn)行冷卻淬火,使之轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,從而強(qiáng)度得到大大提高。 本論文以高強(qiáng)度鋼板B400VK為研究對象,采用實(shí)驗(yàn)研究與塑性有限元分析相結(jié)合的研究方法,對高強(qiáng)度鋼板在熱沖壓成形過程中的流變應(yīng)力及其變化規(guī)律、主要熱成形參數(shù)對其力學(xué)性能及溫度變化的影響規(guī)律進(jìn)行研究。首先通過實(shí)驗(yàn)分析得出材料在高溫下的變形抗力曲線;即當(dāng)材料在完全奧氏體化后,通過一定時間的保溫,再冷卻到不同溫度,然后以不同的變形速率進(jìn)行高溫單向拉伸試驗(yàn),從而得材料在不同處理方式下的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。再將實(shí)驗(yàn)得到的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線導(dǎo)入有限元軟件的材料模型中,并結(jié)合熱沖壓成形的工藝流程,利用Dynaform軟件對某汽車A柱加強(qiáng)件的U型局部進(jìn)行熱沖壓熱力耦合分析。得到了板料在成形過程中各時刻溫度和應(yīng)力的分布與變化及其特點(diǎn);總結(jié)了沖壓速度、板料成形溫度、模具初始溫度、壓邊力及保溫時間工藝參數(shù)等對熱沖壓成形后溫度及應(yīng)力的影響。之后通過追蹤零件上的某些節(jié)點(diǎn)的溫度變化,得出了模具相應(yīng)位置在不同時刻及溫度下的冷卻能力。最后,對U型件進(jìn)行熱沖壓及冷沖壓實(shí)驗(yàn),并對熱成形零件局部進(jìn)行微觀組織分析得出其組織為馬氏體。再通過冷成形和熱成形實(shí)驗(yàn)的精度比較以及與有限元分析結(jié)果相對比,不僅證明了熱成形精度較冷成形高,說明了熱成形的可行性及優(yōu)越性。同時還驗(yàn)證了熱沖壓成形有限元模擬分析的正確性。對該零件該材料的熱成形工藝的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：高強(qiáng)度鋼板 熱沖壓成形 有限元分析 A柱加強(qiáng)件 熱力耦合
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TG386
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 引言9-13
• 1.2 超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 汽車用高強(qiáng)度鋼板現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及意義16-19
• 2 金屬板料成形理論及有限元分析19-33
• 2.1 金屬材料的力學(xué)性能19-21
• 2.1.1 材料的應(yīng)力19-20
• 2.1.2 材料的應(yīng)變20-21
• 2.1.3 材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線21
• 2.2 彈塑性力學(xué)基本方程21-22
• 2.2.1 平衡方程21-22
• 2.2.2 幾何方程22
• 2.3 彈塑性本構(gòu)方程22-24
• 2.3.1 彈性本構(gòu)方程22-23
• 2.3.2 塑性本構(gòu)方程23-24
• 2.4 板料的沖壓成形24-26
• 2.4.1 沖壓成形的力學(xué)特點(diǎn)分類24-25
• 2.4.2 沖壓工序組成25-26
• 2.5 板料熱沖壓成形中的熱工理論26-29
• 2.5.1 熱力學(xué)定律26-27
• 2.5.2 熱量傳遞的三種方式27-29
• 2.6 板料沖壓成形有限元分析簡介29-31
• 2.7 本章小結(jié)31-33
• 3 高強(qiáng)度鋼板熱流變行為研究33-47
• 3.1 高強(qiáng)度鋼板熱成形工藝33-34
• 3.2 高強(qiáng)度鋼板的熱模擬實(shí)驗(yàn)34-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料34-35
• 3.2.2 試樣尺寸35
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備35-37
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)路線37-38
• 3.3 高強(qiáng)度鋼板的高溫流變行為分析38-43
• 3.3.1 流變應(yīng)力-應(yīng)變曲線38-40
• 3.3.2 溫度對材料流變應(yīng)力的影響40-41
• 3.3.3 高溫下應(yīng)變速率對材料流變應(yīng)力的影響41-43
• 3.4 數(shù)據(jù)方差分析43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 4 主要熱成形工藝參數(shù)及影響規(guī)律研究47-77
• 4.1 有限元軟件的介紹47-48
• 4.2 零件有限元模型48-50
• 4.2.1 材料模型的選擇48-49
• 4.2.2 單元公式的選擇49
• 4.2.3 網(wǎng)格的劃分49-50
• 4.3 接觸模型50-52
• 4.3.1 機(jī)械接觸50-51
• 4.3.2 熱學(xué)接觸51-52
• 4.4 板料各時刻溫度及Von-Miss 等效應(yīng)力分布及變化52-56
• 4.5 沖壓速度對熱沖壓工藝的影響規(guī)律56-59
• 4.6 板料成形溫度對熱沖壓工藝的影響規(guī)律59-61
• 4.7 模具初始溫度對熱沖壓工藝的影響規(guī)律61-65
• 4.8 壓邊力對熱沖壓工藝的影響規(guī)律65-68
• 4.9 保壓時間對熱沖壓工藝的影響規(guī)律68-71
• 4.10 模具的冷卻能力分析71-74
• 4.11 本章小結(jié)74-77
• 5 熱沖壓成形實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證77-83
• 5.1 沖壓成形實(shí)驗(yàn)介紹77-78
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比分析78-81
• 5.2.1 板料厚度的實(shí)驗(yàn)值與模擬值得對比分析79-80
• 5.2.2 零件尺寸精度分析80-81
• 5.3 本章小結(jié)81-83
• 6 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 全文總結(jié)83
• 6.2 研究展望83-85
• 致謝85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄91

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本文編號：455139