本文選題：板料成形　切入點(diǎn)：先進(jìn)高強(qiáng)度雙相鋼　出處：《山東理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：汽車的輕量化使得人們越來越多地尋找新材料,以滿足輕量化后汽車安全性等方面的要求。由于雙相鋼良好的力學(xué)性能和成形性,被逐漸應(yīng)用于汽車車體的各種梁結(jié)構(gòu)。但是,雙相鋼在成形時易發(fā)生剪切斷裂現(xiàn)象,僅僅從宏觀唯象的角度研究雙相鋼的剪切斷裂失效準(zhǔn)則具有一定的局限性,細(xì)觀損傷理論把材料的微觀損傷過程和宏觀斷裂過程聯(lián)系起來,能更深入理解材料破壞的過程和內(nèi)在的物理本質(zhì),成為近年來研究熱點(diǎn)。本文利用GTN(Gurson-Tvergaard-Needlman)及擴(kuò)展GTN細(xì)觀損傷模型研究雙相鋼的不同斷裂方式,建立了雙相鋼斷裂失效的細(xì)觀判據(jù)。首先,構(gòu)建了Hill’48-GTN細(xì)觀損傷模型,推導(dǎo)相應(yīng)的本構(gòu)方程。結(jié)合顯式有限元法,利用Fortran語言編程實(shí)現(xiàn)了Hill’48-GTN模型VUMAT用戶材料子程序。其次,針對目前GTN模型較難獲得精確損傷參數(shù)的問題,提出一種新的基于冪指數(shù)材料硬化模型的損傷參數(shù)優(yōu)化方法。利用試驗設(shè)計的方法選取不同損傷參數(shù)組合,建立損傷參數(shù)與硬化參數(shù)之間的關(guān)系,在建立評價函數(shù)時采用材料的固有基本參數(shù),不需要尋求新的變量,可以獲得較為精確的損傷參數(shù),并采用此方法確定了DP780雙相鋼的各損傷參數(shù)。再次,針對雙相鋼發(fā)生的剪切斷裂現(xiàn)象,在原孔洞體積分?jǐn)?shù)增量中引入一項剪切損傷量,將剪切變形對損傷的貢獻(xiàn)等效為孔洞體積分?jǐn)?shù)的增長。對拉伸和單拉剪切試樣分別采用引入剪切損傷量和無剪切損傷兩種不同孔洞體積分?jǐn)?shù)增長方式進(jìn)行仿真,證明了在純剪切狀態(tài)考慮剪切損傷的孔洞體積演化能更好地預(yù)測材料的失效,但在較高應(yīng)力三軸度時預(yù)測的損傷值偏高。最后,利用極限剪切塑性斷裂應(yīng)變定義剪切損傷量,并且將此損傷量引入GTN本構(gòu)方程中。通過設(shè)計單拉剪切試驗,獲得材料失效時剪切損傷與宏觀場量應(yīng)力三軸度的關(guān)系,利用最小二乘原理擬合出剪切損傷極限值與應(yīng)力三軸度的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)剪切損傷極限值及韌性孔洞體積分?jǐn)?shù)臨界值與應(yīng)力三軸度的關(guān)系建立了雙相鋼斷裂的細(xì)觀判據(jù)。仿真了不同圓角半徑下拉彎成形的斷裂結(jié)果,證明判據(jù)的正確性,最后模擬了地板梁沖壓成形過程的斷裂現(xiàn)象。
[Abstract]:The light weight of automobile makes people look for more and more new materials to meet the requirements of automobile safety after lightweight. Due to the good mechanical properties and formability of dual phase steel, it is gradually used in various beam structures of automobile body. The phenomenon of shear fracture is easy to occur in the forming of duplex steel. It is limited to study the failure criterion of shear fracture of dual phase steel only from the macroscopic phenomenological point of view. The microscopic damage process and the macroscopic fracture process are connected by the meso-damage theory, and the damage process and the intrinsic physical nature of the material can be better understood. It has become a hot research topic in recent years. In this paper, different fracture modes of dual-phase steel are studied by using Gurson-Tvergaard-Needlman (Hill'48-GTN) and extended GTN meso-damage model, and the meso-criterion of fracture failure of dual-phase steel is established. Firstly, the meso-damage model of Hill'48-GTN is constructed. The corresponding constitutive equation is derived, and the VUMAT user material subprogram of Hill'48-GTN model is realized by using Fortran language with explicit finite element method. Secondly, it is difficult to obtain accurate damage parameters for GTN model at present. A new damage parameter optimization method based on exponential material hardening model is proposed. The relationship between damage parameter and hardening parameter is established by selecting different damage parameter combinations by means of experimental design. When the evaluation function is established, the inherent basic parameters of the material can be obtained by using the basic parameters of the material without the need to seek new variables, and the damage parameters of DP780 duplex steel can be determined by using this method. Aiming at the shear fracture of duplex steel, a shear damage quantity is introduced into the increment of volume fraction of the original pore. The contribution of shear deformation to damage is equivalent to the increase of void volume fraction. It is proved that the pore volume evolution considering shear damage in the pure shear state can better predict the failure of the material, but the predicted damage value is higher at higher stress triaxiality. Finally, the shear damage is defined by the ultimate shear plastic fracture strain. The damage amount is introduced into the GTN constitutive equation. The relationship between the shear damage and the triaxiality of the macroscopic field stress is obtained by designing the single tensile shear test. The function relationship between shear damage limit value and stress triaxiality is fitted by using the least square principle. According to the shear damage limit value and the critical value of ductile pore volume fraction and stress triaxiality, the fine fracture of dual phase steel is established. The fracture results of tensile bending forming with different radius are simulated. The validity of the criterion is proved. Finally, the fracture phenomenon in the forming process of the floor beam is simulated.
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.82

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本文編號：1593313