本文關鍵詞：先進高強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)領域,使用先進高強度雙相鋼拼焊板技術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。先進高強度雙相鋼以其優(yōu)良的力學性能和耐腐蝕性能,成功地用于汽車、機械等產(chǎn)業(yè)中,但是在成形復雜零件和大變形零件時對設備和工藝的要求比較苛刻。拼焊板技術有利于充分發(fā)揮材料性能,還能夠降低設備成本和生產(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,導致在成形過程當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)品設計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域滲透。如何合理地對焊縫及其熱影響區(qū)進行有限元建模已經(jīng)成為國內(nèi)各大科研院校的專家學者所研究的重點和難點之一。本文以先進高強度雙相鋼為研究對象,采用激光拼焊和拉深沖壓復合成形的工藝,將有限元模擬試驗和物理試驗相結合的試驗方法,著重就焊縫有限元模型對拼焊板沖壓成形過程數(shù)值模擬結果可能造成的影響進行了較為系統(tǒng)的研究,同時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)化先進高強度雙相鋼拼焊板的沖壓工藝。本文獲得的主要研究成果:(1)對兩種等厚均質雙相鋼板拉伸試樣、異質等厚先進高強度雙相鋼拼焊板(縱向焊縫/橫向焊縫/?45焊縫)進行單向拉伸試驗,獲得了先進高強度雙相鋼母材和拼焊鋼板基本力學性能參數(shù)。同時借助了金相試驗和顯微硬度試驗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)簡易焊縫模型進行對比,對先進高強度雙相鋼拼焊板典型方盒件的拉深成形過程進行了數(shù)值模擬試驗,通過對板料成形過程中應力-應變、焊縫偏移量、板料厚度、沖壓力等指標的對比分析,探索了不同的焊縫有限元模型在實際方盒件沖壓過程有限元數(shù)值模擬結果的差異。并且把拼焊板方盒形零件沖壓成形過程的數(shù)值模擬結果與實際拉深物理試驗的結果進行對比,發(fā)現(xiàn)等效焊縫模型與試驗結果更吻合,同時對影響拼焊鋼板沖壓成形性的關鍵工藝因素進行了分析和優(yōu)化。
【關鍵詞】：沖壓成形 激光拼焊板 先進高強度雙相鋼 焊縫模型 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：上海工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 先進高強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 先進高強度雙相鋼拼焊板力學性能測試研究20-45
• 2.1 先進高強度雙相鋼板的選擇20
• 2.2 雙相鋼板力學性能測試試驗20-25
• 2.3 超高強度雙相鋼拼焊板焊接性能分析25-27
• 2.3.1 碳當量分析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 激光拼焊試驗設備及工作原理簡介27-28
• 2.4.2 焊接工藝參數(shù)的確定28-29
• 2.5 拼焊鋼板力學性能測試及分析29-44
• 2.5.1 拼焊鋼板拉伸試驗29-33
• 2.5.2 拼焊鋼板焊縫區(qū)域的金相測試試驗33-36
• 2.5.3 拼焊鋼板單向拉伸受力理論分析36-37
• 2.5.4 拼焊鋼板拉伸試驗數(shù)值模擬37-42
• 2.5.5 拼焊鋼板焊縫微區(qū)硬度試驗42-44
• 2.6 本章小結44-45
• 第三章 先進高強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計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 方盒件拉深模具設計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54-55
• 第四章 超高強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際拉深成形試驗59-73
• 4.2.1 坯料尺寸的理論計算59-60
• 4.2.2 成形尺寸數(shù)值模擬結果60-71
• 4.2.3 成形尺寸物理測試試驗71-72
• 4.2.4 拉深成形物理試驗與數(shù)值模擬試驗結果對比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)值模擬結果73-76
• 4.3.2 不同沖壓速度的沖壓物理試驗結果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)值模擬結果76-79
• 4.4.2 不同壓邊力加載方式的物理試驗結果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)值模擬結果80-82
• 4.5.2 不同摩擦條件下物理試驗結果82-83
• 4.6 本章小結83-84
• 第五章 基于改進的逆向有限元法的坯料優(yōu)化研究84-92
• 5.1 引言84
• 5.2 改進的逆向有限元法介紹84-87
• 5.2.1 基礎理論和方法84-85
• 5.2.2 運動方程和幾何關系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及結果分析87-91
• 5.3.1 工件模面設計與網(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 拉深成形模擬試驗及結果分析89-90
• 5.3.4 優(yōu)化坯料拉深成形試驗及結果分析90-91
• 5.4 本章小結91-92
• 第六章 總結與展望92-94
• 6.1 總結92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻94-99
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果99-100
• 致謝100-101

【參考文獻】

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本文編號：674527