本文關鍵詞：超高強度鋼板熱沖壓模具疲勞壽命研究

  更多相關文章： 熱沖壓模具 正交試驗 數(shù)值模擬 疲勞壽命 ABAQUS FE-SAFE

【摘要】：熱沖壓成形技術是一種將硼鋼板加熱成形并迅速冷卻來獲得超高強度鋼板的新技術。目前,超高強度鋼板以其質量輕、強度高的特點在汽車車身上的應用越來廣泛,并已成為減輕車身重量和提高車身碰撞強度及安全性能的重要途徑。熱沖壓模具作為一種新興的熱作模具,其不同于傳統(tǒng)熱作模具,需承受的溫度更高,交替熱應力更大,更容易產(chǎn)生金屬熱疲勞裂紋甚至熱疲勞失效問題。研究熱沖壓模具的疲勞壽命可以降低沖壓成本提升市場競爭力。本文首先以熱沖壓模具為研究對象,根據(jù)超高強度鋼板熱沖壓成形中的冷卻過程,對熱成型模具中的冷卻系統(tǒng)建立了有限元模型,對熱沖壓模具的熱應力與熱變形的大小和分布進行了研究。用ABAQUS對其保壓淬火階段進行熱力耦合模擬仿真,通過基于正交試驗設計的數(shù)值模擬,考查了管道直徑、與上型面距離、兩管道間距、與側型面距離四因素對模具熱應力與熱變形分布及其大小的影響。優(yōu)化了冷卻水管道的排布參數(shù),綜合考慮了多指標因素不同水平下,影響熱沖壓模具熱應力及熱變形大小的最優(yōu)冷卻水管道排布。最后對最優(yōu)的熱沖壓模具模型進行疲勞壽命計算,對其疲勞壽命進行預測,為熱沖壓模具的設計提供了數(shù)據(jù)參考。本文主要研究內容由以下部分組成:第一部分:對熱沖壓模具進行熱沖壓成形冷卻過程仿真,采用CATIA建立了簡化模型,后導入ABAQUS中進行有限元分析,得到熱沖壓模具在保壓過程中的熱應力和熱變形的分布及大小。第二部分:對熱沖壓模具的冷卻水管道排布進行正交試驗設計,對影響熱應力和熱變形分布及大小的管道排布四因素:管道直徑、與上型面距離、兩管道間距、與側型面距離進行了設計。建立了9組模型,最后對試驗結果進行數(shù)據(jù)分析,得出了影響熱沖壓模具熱應力及熱變形的最優(yōu)冷卻水管道排布。第三部分:對采用最優(yōu)冷卻水管道排布的熱沖壓模具模型進行疲勞壽命分析,將最優(yōu)冷卻水管道排布的熱沖壓模具模型及應力結果導入FE-SAFE軟件進行疲勞壽命計算,預測出了該模型下的熱沖壓模具疲勞壽命,為熱沖壓模具的設計提供了數(shù)據(jù)參考。
【關鍵詞】：熱沖壓模具 正交試驗 數(shù)值模擬 疲勞壽命 ABAQUS FE-SAFE
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG305
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 選題背景9-11
• 1.2 超高強度鋼板熱沖壓模具國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 熱沖壓模具國外研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 熱沖壓模具國內研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題主要分析方法及發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 有限元分析及發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.3.2 正交試驗設計及發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.3 疲勞壽命預測方法及發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.4 熱沖壓模具的疲勞失效13-15
• 1.5 本文研究的主要內容和問題15-16
• 1.5.1 課題研究目的15
• 1.5.2 課題研究主要內容15-16
• 1.6 本章小結16-17
• 第二章 熱沖壓工藝原理及理論17-29
• 2.1 超高強度鋼板熱沖壓成形技術17-21
• 2.1.1 熱沖壓成形原理17-18
• 2.1.2 熱沖壓工藝分類18-19
• 2.1.3 熱沖壓模具及熱沖壓冷卻技術19-21
• 2.2 流體力學基本原理21-24
• 2.2.1 理想流體、牛頓流體和非牛頓流體21-22
• 2.2.2 層流和湍流22-23
• 2.2.3 流體力學基本方程23-24
• 2.3 傳熱學基本原理24-25
• 2.3.1 導熱24
• 2.3.2 熱對流24-25
• 2.3.3 熱輻射25
• 2.4 熱沖壓模具傳熱分析及計算25-28
• 2.4.1 熱沖壓模具與冷卻介質的對流換熱25-27
• 2.4.2 熱沖壓模具與板料之間的換熱27-28
• 2.4.3 熱沖壓模具與周圍環(huán)境之間的換熱28
• 2.5 本章小結28-29
• 第三章 熱沖壓成形冷卻過程仿真29-37
• 3.1 引言29-30
• 3.1.1 CAD軟件選型29
• 3.1.2 有限元仿真軟件選型29-30
• 3.2 有限元模型的建立30-36
• 3.2.1 模型的描述30-31
• 3.2.2 建立熱沖壓模具簡化模型31-32
• 3.2.3 設置邊界條件及載荷32-34
• 3.2.4 有限元模型及網(wǎng)格劃分34
• 3.2.5 結果分析34-36
• 3.3 本章小結36-37
• 第四章 熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設計37-44
• 4.1 正交試驗正交表設計37-38
• 4.2 模型建立38-39
• 4.3 試驗結果數(shù)據(jù)處理39-41
• 4.4 結果分析41-42
• 4.5 本章小結42-44
• 第五章 熱沖壓模具疲勞壽命分析44-62
• 5.1 疲勞壽命分析相關理論44-52
• 5.1.1 全壽命分析45-46
• 5.1.2 應變疲勞46-48
• 5.1.3 疲勞累積損傷理論48-50
• 5.1.4 疲勞載荷譜處理50-52
• 5.2 疲勞仿真軟件選型52
• 5.3 疲勞壽命分析技術路線52-58
• 5.3.1 疲勞載荷譜的確定53-55
• 5.3.2 材料的S-N曲線55-57
• 5.3.3 應力集中系數(shù)的選擇57
• 5.3.4 疲勞算法的選擇57-58
• 5.4 熱沖壓模具疲勞壽命分析58-62
• 5.4.1 導入有限元結果58-59
• 5.4.2 疲勞壽命結果及分析59-61
• 5.4.3 本章小結61-62
• 第六章 結論與展望62-64
• 6.1 結論62-63
• 6.2 展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研情況68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 蔡玉俊;王玉廣;李國和;孫奇涵;;超高強度鋼板熱沖壓成形CAE技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];鍛壓技術;2011年04期

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周全;汽車超高強度硼鋼板熱成形工藝研究[D];同濟大學;2007年

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本文編號：761123