本文關(guān)鍵詞：先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板沖壓成形特性研究與數(shù)值模擬

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【摘要】：在汽車工業(yè)領(lǐng)域,使用先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板技術(shù)來制造車身零部件逐漸成為節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼以其優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能,成功地用于汽車、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)中,但是在成形復(fù)雜零件和大變形零件時(shí)對設(shè)備和工藝的要求比較苛刻。拼焊板技術(shù)有利于充分發(fā)揮材料性能,還能夠降低設(shè)備成本和生產(chǎn)成本,是汽車輕量化的主要手段之一。但是拼焊板母材厚度和材料性能的差異外加焊縫特性的影響,導(dǎo)致在成形過程當(dāng)中拼焊板的成形性與普通整板坯料存在很大的不同。有限元數(shù)值模擬在零件和產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及制造過程中的地位越來越舉足輕重,并開始向拼焊板零件的成形模擬領(lǐng)域滲透。如何合理地對焊縫及其熱影響區(qū)進(jìn)行有限元建模已經(jīng)成為國內(nèi)各大科研院校的專家學(xué)者所研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文以先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼為研究對象,采用激光拼焊和拉深沖壓復(fù)合成形的工藝,將有限元模擬試驗(yàn)和物理試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)方法,著重就焊縫有限元模型對拼焊板沖壓成形過程數(shù)值模擬結(jié)果可能造成的影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,同時(shí)還探索了各種成形工藝和參數(shù)對拼焊板沖壓成形性的影響,優(yōu)化先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板的沖壓工藝。本文獲得的主要研究成果:(1)對兩種等厚均質(zhì)雙相鋼板拉伸試樣、異質(zhì)等厚先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板(縱向焊縫/橫向焊縫/?45焊縫)進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn),獲得了先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼母材和拼焊鋼板基本力學(xué)性能參數(shù)。同時(shí)借助了金相試驗(yàn)和顯微硬度試驗(yàn)研究了焊接母材及焊縫的組織成分和維氏硬度,分析了板料宏觀性能及其微觀原因。(2)提出了一種等效焊縫模型,并與傳統(tǒng)簡易焊縫模型進(jìn)行對比,對先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板典型方盒件的拉深成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬試驗(yàn),通過對板料成形過程中應(yīng)力-應(yīng)變、焊縫偏移量、板料厚度、沖壓力等指標(biāo)的對比分析,探索了不同的焊縫有限元模型在實(shí)際方盒件沖壓過程有限元數(shù)值模擬結(jié)果的差異。并且把拼焊板方盒形零件沖壓成形過程的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際拉深物理試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)等效焊縫模型與試驗(yàn)結(jié)果更吻合,同時(shí)對影響拼焊鋼板沖壓成形性的關(guān)鍵工藝因素進(jìn)行了分析和優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：沖壓成形 激光拼焊板 先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼 焊縫模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG386
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板成形性能研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 拼焊板成形性能研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 基于有限元法進(jìn)行的沖壓成形模擬的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題研究主要內(nèi)容及研究目的18-20
• 第二章 先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板力學(xué)性能測試研究20-45
• 2.1 先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼板的選擇20
• 2.2 雙相鋼板力學(xué)性能測試試驗(yàn)20-25
• 2.3 超高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板焊接性能分析25-27
• 2.3.1 碳當(dāng)量分析25
• 2.3.2 冷裂紋可能性分析25-26
• 2.3.3 熱裂紋可能性分析26-27
• 2.4 拼焊鋼板試件的制備27-29
• 2.4.1 激光拼焊試驗(yàn)設(shè)備及工作原理簡介27-28
• 2.4.2 焊接工藝參數(shù)的確定28-29
• 2.5 拼焊鋼板力學(xué)性能測試及分析29-44
• 2.5.1 拼焊鋼板拉伸試驗(yàn)29-33
• 2.5.2 拼焊鋼板焊縫區(qū)域的金相測試試驗(yàn)33-36
• 2.5.3 拼焊鋼板單向拉伸受力理論分析36-37
• 2.5.4 拼焊鋼板拉伸試驗(yàn)數(shù)值模擬37-42
• 2.5.5 拼焊鋼板焊縫微區(qū)硬度試驗(yàn)42-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 第三章 先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板方盒件沖壓成形研究45-55
• 3.1 引言45
• 3.2 方盒件拉深成形工藝及模具設(shè)計(jì)45-52
• 3.2.1 方盒件拉深成形工藝的理論分析45-46
• 3.2.2 主要成形缺陷46-48
• 3.2.3 拼焊鋼板的方盒件拉深成形工藝研究48-49
• 3.2.4 模具幾何參數(shù)因素49-50
• 3.2.5 方盒件拉深模具設(shè)計(jì)50-52
• 3.3 拉深成形主要影響因素分析52-54
• 3.3.1 成形工藝參數(shù)因素52-53
• 3.3.2 坯料幾何因素53-54
• 3.3.3 本文擬研究的主要成形工藝因素54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第四章 超高強(qiáng)度雙相鋼拼焊板方盒件拉深成形數(shù)值模擬研究55-84
• 4.1 有限元數(shù)值模擬模型的建立55-59
• 4.1.1 Dynaform軟件簡介55
• 4.1.2 焊縫模型的確定55-57
• 4.1.3 工模具模型的確定57-59
• 4.2 方盒件坯料尺寸的確定及實(shí)際拉深成形試驗(yàn)59-73
• 4.2.1 坯料尺寸的理論計(jì)算59-60
• 4.2.2 成形尺寸數(shù)值模擬結(jié)果60-71
• 4.2.3 成形尺寸物理測試試驗(yàn)71-72
• 4.2.4 拉深成形物理試驗(yàn)與數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果對比72-73
• 4.3 沖壓速度對拼焊鋼板成形影響73-76
• 4.3.1 不同沖壓速度的數(shù)值模擬結(jié)果73-76
• 4.3.2 不同沖壓速度的沖壓物理試驗(yàn)結(jié)果76
• 4.4 壓邊力加載方式對拼焊鋼板成形影響76-80
• 4.4.1 不同壓邊力加載方式的數(shù)值模擬結(jié)果76-79
• 4.4.2 不同壓邊力加載方式的物理試驗(yàn)結(jié)果79-80
• 4.5 摩擦條件對拼焊鋼板成形影響80-83
• 4.5.1 不同摩擦條件下數(shù)值模擬結(jié)果80-82
• 4.5.2 不同摩擦條件下物理試驗(yàn)結(jié)果82-83
• 4.6 本章小結(jié)83-84
• 第五章 基于改進(jìn)的逆向有限元法的坯料優(yōu)化研究84-92
• 5.1 引言84
• 5.2 改進(jìn)的逆向有限元法介紹84-87
• 5.2.1 基礎(chǔ)理論和方法84-85
• 5.2.2 運(yùn)動(dòng)方程和幾何關(guān)系85-87
• 5.2.3 單元公式與虛功方程87
• 5.3 采用優(yōu)化前后坯料的模擬試驗(yàn)及結(jié)果分析87-91
• 5.3.1 工件模面設(shè)計(jì)與網(wǎng)格劃分87-88
• 5.3.2 坯料輪廓線確定及網(wǎng)格劃分88-89
• 5.3.3 拉深成形模擬試驗(yàn)及結(jié)果分析89-90
• 5.3.4 優(yōu)化坯料拉深成形試驗(yàn)及結(jié)果分析90-91
• 5.4 本章小結(jié)91-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 總結(jié)92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果99-100
• 致謝100-101

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：674527