先進(jìn)高強鋼板是實現(xiàn)車身輕量化的重要材料,在車身制造中得到了大量的應(yīng)用。不同于傳統(tǒng)高強鋼板,先進(jìn)高強鋼板是通過相變組織進(jìn)行強化的,馬氏體是主要的強化相。馬氏體和鐵素體性能差異大,變形時應(yīng)力、應(yīng)變在兩相間的分配極為不均勻,這種不協(xié)調(diào)變形促使材料內(nèi)孔洞或裂紋的產(chǎn)生,最終造成韌性斷裂成為先進(jìn)高強鋼板塑性成形中的主要失效形式,并且斷裂通常沿著特定的方向產(chǎn)生和擴(kuò)展,表現(xiàn)出強烈的各向異性。采用傳統(tǒng)的各向同性斷裂模型無法準(zhǔn)確預(yù)測先進(jìn)高強鋼板的各向異性斷裂現(xiàn)象,使得成形工藝難以優(yōu)化設(shè)計,造成試錯周期變長、工藝穩(wěn)健性難以保證、廢品率升高等問題,嚴(yán)重制約了先進(jìn)高強鋼板在車身制造中的進(jìn)一步應(yīng)用。先進(jìn)高強鋼板制備過程中的合金元素偏析以及后續(xù)軋制工藝是其各向異性斷裂產(chǎn)生的主要原因:連續(xù)的軋制過程會造成馬氏體的形狀具有取向性,導(dǎo)致材料在板平面內(nèi)不同方向上的力學(xué)性能不同;合金元素偏析會造成馬氏體在板厚方向上呈帶狀分布,進(jìn)一步影響板材厚度方向上的力學(xué)性能。目前采用傳統(tǒng)的韌性斷裂實驗方法和理論模型難以表征和描述這種現(xiàn)象。本文以先進(jìn)高強鋼板為研究對象,圍繞各向異性斷裂問題在斷裂模型、實驗設(shè)計、預(yù)測方法等方面展開深入研究。首... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：172 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

各鋼種總延伸率與抗拉強度的關(guān)系[10]

第一章緒論2相比較傳統(tǒng)高強鋼板，先進(jìn)高強鋼板在成形過程中的微觀組織變化和力學(xué)行為更加復(fù)雜，因此在實際成形過程中會出現(xiàn)一些新的問題。以最常用的雙相鋼板為例，就包含了鐵素體(Ferrite)和馬氏體(Martensite)兩種相。鐵素體相較軟，是基體相；馬氏體相較硬，是強化相。由于馬氏體和鐵素體性能差異大，變形時應(yīng)力、應(yīng)變在兩相間的分配極為不均勻，這種不協(xié)調(diào)變形會促使材料內(nèi)孔洞或裂紋的產(chǎn)生，最終造成韌性斷裂成為先進(jìn)高強鋼板成形中的主要失效形式。材料的斷裂機(jī)制主要有兩類：脆性斷裂和韌性斷裂。脆性斷裂是指材料未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂；而韌性斷裂是指材料經(jīng)過大量變形后發(fā)生的斷裂。如圖1-2所示，高強度低合金(HSLA)鋼在成形中以頸縮失效為主，而DP980在成形中開裂嚴(yán)重。圖1-2傳統(tǒng)高強鋼板和先進(jìn)高強鋼板成形中的主要失效形式對比Figure1-2ComparisonofthemainfailuremodesbetweenconventionalHSSsheetsandAHSSsheets我們通常設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單的特征件來研究和模擬實際零件的斷裂過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)先進(jìn)高強鋼板成形過程中，斷裂總是沿著特定的方向發(fā)生和擴(kuò)展。以方盒形特征件為例，成形過程中斷裂僅在一個方向上發(fā)生，這與使用傳統(tǒng)各向同性斷裂模型預(yù)測的結(jié)果完全不同[11]，如圖1-3所示。圖1-3方盒形特征件成形中的各向異性斷裂現(xiàn)象[11]Figure1-3Theanisotropicfracturephenomenonduringthesquarecupdrawingtest[11]

第一章緒論2相比較傳統(tǒng)高強鋼板，先進(jìn)高強鋼板在成形過程中的微觀組織變化和力學(xué)行為更加復(fù)雜，因此在實際成形過程中會出現(xiàn)一些新的問題。以最常用的雙相鋼板為例，就包含了鐵素體(Ferrite)和馬氏體(Martensite)兩種相。鐵素體相較軟，是基體相；馬氏體相較硬，是強化相。由于馬氏體和鐵素體性能差異大，變形時應(yīng)力、應(yīng)變在兩相間的分配極為不均勻，這種不協(xié)調(diào)變形會促使材料內(nèi)孔洞或裂紋的產(chǎn)生，最終造成韌性斷裂成為先進(jìn)高強鋼板成形中的主要失效形式。材料的斷裂機(jī)制主要有兩類：脆性斷裂和韌性斷裂。脆性斷裂是指材料未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂；而韌性斷裂是指材料經(jīng)過大量變形后發(fā)生的斷裂。如圖1-2所示，高強度低合金(HSLA)鋼在成形中以頸縮失效為主，而DP980在成形中開裂嚴(yán)重。圖1-2傳統(tǒng)高強鋼板和先進(jìn)高強鋼板成形中的主要失效形式對比Figure1-2ComparisonofthemainfailuremodesbetweenconventionalHSSsheetsandAHSSsheets我們通常設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單的特征件來研究和模擬實際零件的斷裂過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)先進(jìn)高強鋼板成形過程中，斷裂總是沿著特定的方向發(fā)生和擴(kuò)展。以方盒形特征件為例，成形過程中斷裂僅在一個方向上發(fā)生，這與使用傳統(tǒng)各向同性斷裂模型預(yù)測的結(jié)果完全不同[11]，如圖1-3所示。圖1-3方盒形特征件成形中的各向異性斷裂現(xiàn)象[11]Figure1-3Theanisotropicfracturephenomenonduringthesquarecupdrawingtest[11]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]QP鋼應(yīng)變誘發(fā)相變動力學(xué)模型及回彈特性研究[D]. 鄒丹青.上海交通大學(xué) 2018
[3]高強鋼板材剪切邊緣局部成形性能表征與開裂預(yù)測研究[D]. 董梁.上海交通大學(xué) 2017
[4]微觀機(jī)制斷裂理論在高強鋼材料及鋼結(jié)構(gòu)斷裂預(yù)測分析中的應(yīng)用研究[D]. 李文超.長安大學(xué) 2017
[5]純鈦及鈦合金強力旋壓損傷演化規(guī)律及韌性斷裂預(yù)測[D]. 馬浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]先進(jìn)高強鋼邊緣破裂的影響因素及預(yù)測模型研究[D]. 葉琛玨.上海交通大學(xué) 2015



本文編號：3222766