本文關(guān)鍵詞：熱成形工藝在汽車輕量化中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著能源危機(jī)、交通安全和環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，節(jié)能、安全、環(huán)保已成為21世紀(jì)世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大趨勢(shì)。汽車輕量化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效途徑之一。優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和采用輕量化材料是汽車輕量化的兩大有效途徑。其中，輕量化材料包括新型輕質(zhì)材料和(超)高強(qiáng)度鋼材料。一方面，新型輕質(zhì)材料，如鋁合金、鈦合金碳纖維等的不斷涌現(xiàn)，為輕量化技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間；另一方面，熱成形工藝的出現(xiàn)，使得抗拉強(qiáng)度在1500Mpa以上的超高強(qiáng)度鋼材料在車身上的應(yīng)用越來越廣泛。 本文主要內(nèi)容包括以下幾方面： (1)論述了熱成形模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求，并基于傳熱學(xué)原理計(jì)算了冷卻管段直徑與冷卻管道根數(shù)之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；基于材料的彈塑性，建立了冷卻管道間距應(yīng)滿足的力學(xué)關(guān)系式；并將冷卻管道模具的力學(xué)模型簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，根據(jù)彎曲強(qiáng)度校核條件，建立了冷卻管道與承載型面間距應(yīng)滿足的公式。最后基于上述關(guān)系式，設(shè)計(jì)了“中氣”轎車車門防撞梁熱成形模具。 (2)基于LS_DYNA軟件，創(chuàng)新性地將體積流法應(yīng)用到冷卻系統(tǒng)建模中，建立了熱成形板料、模具及冷卻水流之間的熱力耦合模型。在此基礎(chǔ)上取車門防撞梁中間一段“U”型樣件，對(duì)其成形和淬火過程進(jìn)行熱力耦合數(shù)值模擬，得出了冷卻水流速、冷卻管道直徑、板料初始溫度、模具溫度及沖壓速度等工藝參數(shù)對(duì)熱成形工藝的影響規(guī)律；根據(jù)成形終了和保壓淬火終了時(shí)刻板料應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布，，優(yōu)化模具冷卻系統(tǒng)布局及熱成形工藝參數(shù)。最后論述了板料初始溫度、模具溫度變化及不同沖壓速度對(duì)熱成形工藝的影響。 (3)參考車門防撞梁國(guó)內(nèi)外法規(guī)，對(duì)普通高強(qiáng)鋼冷成形車門防撞梁和熱成形車門防撞梁進(jìn)行了靜態(tài)承載性能和動(dòng)態(tài)抗沖擊吸能性能的對(duì)比研究。研究表明，熱成形防撞梁具有優(yōu)異的靜態(tài)承載性能和動(dòng)態(tài)抗沖擊吸能性能，因此，采用熱成形工藝不僅可以提高汽車安全性能，還能有效減輕車身重量，實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化。 本文以“中氣”轎車前門防撞梁為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了熱成形專用模具，運(yùn)用上述體積流法實(shí)現(xiàn)了板料、模具和冷卻水流間的熱力耦合模擬，并開發(fā)熱成形模具驗(yàn)證了冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和體積流法的有效性。本文是CAE工程應(yīng)用性課題，在熱成形模具的前期開發(fā)中，運(yùn)用本文論述的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模擬方法，可以有效縮短模具開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
【關(guān)鍵詞】：汽車輕量化 熱成形 超高強(qiáng)度鋼 數(shù)值模擬 體積流法 熱-力耦合
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U466
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 汽車輕量化的發(fā)展歷史10-13
• 1.2.2 熱成形工藝的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 超高強(qiáng)度鋼板及其熱成形技術(shù)15-19
• 1.3.1 高強(qiáng)鋼板的分類15-16
• 1.3.2 熱成形工藝原理與分類16-18
• 1.3.3 熱成形工藝的優(yōu)點(diǎn)18
• 1.3.4 超高強(qiáng)度鋼在車身上的應(yīng)用18-19
• 1.4 課題背景與意義19-20
• 1.5 課題主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 金屬板料熱成形機(jī)理21-31
• 2.1 金屬熱塑性加工中的傳熱學(xué)理論21-26
• 2.1.1 熱能傳遞的基本形式21-22
• 2.1.2 塑性變形過程中的傳熱學(xué)基本方程22-23
• 2.1.3 熱傳導(dǎo)變分原理及有限元求解式23-25
• 2.1.4 熱成形過程的熱力耦合分析25-26
• 2.2 熱塑性金屬材料特性26-29
• 2.2.1 22MnB5 硼鋼性能試驗(yàn)26-28
• 2.2.2 CCT 曲線的測(cè)定28-29
• 2.3 金屬材料熱成形機(jī)理29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 熱成形數(shù)值模擬及工藝參數(shù)影響規(guī)律研究31-56
• 3.1 熱成形模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-35
• 3.1.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求31
• 3.1.2 冷卻管道最小直徑計(jì)算31-32
• 3.1.3 冷卻管道位置參數(shù)計(jì)算32-33
• 3.1.4 車門防撞梁熱成形模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-35
• 3.2 有限元模型35-38
• 3.2.1 材料模型35-36
• 3.2.2 單元類型36-37
• 3.2.3 熱邊界條件37
• 3.2.4 接觸模型37-38
• 3.3 熱成形數(shù)值模擬38-49
• 3.3.1 體積流法39-41
• 3.3.2 有限元建模41-43
• 3.3.3 冷卻水流速的確定43-44
• 3.3.4 冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)44-46
• 3.3.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證46-49
• 3.4 工藝參數(shù)對(duì)熱成形的過程影響49-55
• 3.4.1 板料初溫對(duì)熱成形工藝的影響49-51
• 3.4.2 模具溫度對(duì)熱成形工藝的影響51-53
• 3.4.3 沖壓速度對(duì)熱成形工藝的影響53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第4章 熱成形超高強(qiáng)鋼車前門防撞梁力學(xué)性能分析56-66
• 4.1 前門防撞梁力學(xué)性能研究方法56-58
• 4.1.1 前門防撞梁的主要形式56-58
• 4.1.2 前門防撞梁試驗(yàn)方法與法規(guī)58
• 4.2 前門防撞梁靜態(tài)承載性能58-62
• 4.2.1 準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲數(shù)值模擬59-60
• 4.2.2 數(shù)值模擬與結(jié)果分析60-62
• 4.3 前門防撞梁抗沖擊吸能性能62-65
• 4.3.1 抗沖擊數(shù)值模擬62-63
• 4.3.2 數(shù)值模擬與結(jié)果分析63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 附錄 A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄72-73
• 致謝73

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 李燁;熱成形模具冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2013年

2 趙n

本文編號(hào)：303120