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简述厚板轧制差厚板成形性能

收藏本文 2024-04-01 点赞:3994 浏览:11654 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:节能和环保是21世纪汽车工业必须面对的两个巨大挑战,而汽车轻量化技术则是应对挑战的一项重要举措。采取新型材料(如铝镁合金、塑料、陶瓷等)和采取基于新材料加工技术的板材(如激光拼焊板、轧制差厚板等)是实现汽车轻量化的两种有效途径。然而由于钢具有较高的性价比,短期内大规模的运用新型材料来代替钢并不现实,由此基于新材料加工技术的板料便越来越受到人们的重视。目前,激光拼焊板(TWB,Tailor Welded Blank)已经在汽车工业中得到了广泛的运用。轧制差厚板(TRB,Tailor Rolled Blank)是继激光拼焊板之后,又一种基于新材料加工技术的轻量化结构板材。柔性轧制技术是差厚板生产的核心技术,它与传统的纵轧工艺类似,但轧辊的间隙在轧制历程中可以实时调整,因而能够沿轧制方向轧制出预先写作的变截面形状。设计人员可以根据零件在成形工序中和服役历程中的实际受力情况,选择优化的板料纵向截面轮廓,极大地增加了设计灵活性。由轧制差厚板冲压成形的汽车覆盖件具有良好的刚性和强度,能够提升汽车的承载力、抗凹性和吸能性,并且能够显著地减轻车身重量。为了推动轧制差厚板在汽车车身上的运用,对其成形性能的探讨势在必行。本论文采取剖析浅析、数值仿真与实验验证相结合的策略,对轧制差厚板的成形性能进行了探讨。运用双斜率退火工艺对轧制差厚板进行了退火处理,测试并比较了未退火和已退火差厚板的硬度。通过单向拉伸试验探讨了轧制差厚板的基本力学性能,建立了差厚板单向拉伸力学剖析模型,推导了差厚板薄厚两侧变形量的计算公式。以单向拉伸试验数据为基础,采取拉格朗日多项式插值法构造了未退火和已退火差厚板的应力应变场,解决了数值仿真历程中差厚板的材料参数不足。最后,将试验、剖析、仿真的结果进行了比较,并且通过微观组织对拉伸试验结果进行了解释。试验、剖析、仿真三者的高度吻合证明了差厚板单向拉伸力学剖析模型和变形量计算公式的正确性。探讨结果表明:对于未退火和已退火的差厚板拉伸试样,缩颈失效均是发生在差厚板薄侧,退火后的差厚板强度减小而塑性增强,获得了更大的延伸率。浅析了差厚板盒形件的成形原理、应力分布状态以及变形特点,介绍了差厚板盒形件的成形缺陷,包括起皱、破裂、过渡区移动等,探讨了缺陷产生的机理,确定了缺陷发生的位置,给出了缺陷不足的解决办法,并且在差厚板单向拉伸剖析模型的基础上建立了过渡区移动量的计算公式。最后,对轧制差厚板方盒形件进行了冲爪成形仿真与实验工作。分别讨论了退火工艺、压边力类型、压边力值、板料厚度差、过渡区长度、过渡区位置、板料尺寸等因素对轧制差厚板方盒形件减薄率以及过渡区移动的影响,仿真与实验结果能够较好地吻合。阐述了弯曲回弹机理,浅析了弯曲回弹历程中的力学不足,推导了回弹量的计算公式,给出了影响回弹数值仿真精度的关键因素。在此基础上,分别对纵向弯曲(弯曲轴平行于轧制方向)和横向弯曲(弯曲轴垂直于轧制方向)的轧制差厚板U型件的回弹特性进行了探讨。浅析了差厚板U型件成形后的厚度分布、应力应变分布状态以及回弹走势,讨论了模具间隙、摩擦系数、材料性能、板料尺寸、板料厚度、过渡区长度以及过渡区位置等因素对差厚板U型件回弹的影响,并单独讨论了上面陈述的因素对横向弯曲的差厚板U型件过渡区移动的影响。探讨结果表明:仿真与实验结果有着较好的一致性。成形后轧制差厚板U型件各部分的厚度变化不大,未退火差厚板U型件薄侧的回弹量大于厚侧,退火处理能够极大地减小差厚板尤其是其薄侧的回弹量,使得整块板料的回弹比较均匀。另外,对于横向弯曲的差厚板,已退火差厚板厚度过渡区移动量要大于未退火情况。为了实现车身的轻量化,将轧制差厚板运用于某车型的A柱加强板。通过采取加强肋以及退火工艺,零件的回弹量以及过渡区移动量均能够制约在允许的范围内。将轧制差厚板引入车身覆盖件的制造,能在满足零件强度和刚性要求的前提下,达到节约材料、减轻重量的目的。关键词:车身轻量化论文轧制差厚板论文成形性能论文回弹论文过渡区移动论文

    摘要4-6

    Abstract6-13

    1 绪论13-22

    1.1 引言13-14

    1.2 轧制差厚板介绍14-18

    1.2.1 轧制差厚板的生产工艺15-16

    1.2.2 轧制差厚板与激光拼焊板的比较16-18

    1.3 轧制差厚板的国内外探讨近况18-20

    1.3.1 国外探讨近况18-19

    1.3.2 国内探讨近况19-20

    1.4 本论文主要探讨内容20-22

    2 板料冲压有限元仿真论述22-33

    2.1 有限元仿真的进展历程22-23

    2.1.1 成形仿真22-23

    2.1.2 回弹仿真23

    2.2 数值仿真算法23-26

    2.2.1 有限元制约方程23-24

    2.2.2 静力算法24-25

    2.2.3 动力显式算法25-26

    2.3 屈服准则26-29

    2.3.1 Hill(1948)屈服准则26-27

    2.3.2 3参数Barlat(1989)屈服准则27-29

    2.4 单元类型29-30

    2.4.1 薄膜单元29

    2.4.2 实体单元29

    2.4.3 壳单元29-30

    2.5 接触处理及摩擦力计算30-32

    2.5.1 接触搜寻30

    2.5.2 接触力计算30-31

    2.5.3 摩擦力计算31-32

    2.6 本章小结32-33

    3 轧制差厚板基本力学性能探讨33-52

    3.1 退火处理33-34

    3.1.1 试验材料33-34

    3.1.2 退火装置34

    3.1.3 退火案例34

    3.2 硬度测试34-35

    3.2.1 案例设计34-35

    3.2.2 测试结果35

    3.3 轧制差厚板单向拉伸历程的力学剖析35-38

    3.3.1 力学剖析模型35-37

    3.3.2 变形量计算公式37-38

    3.4 单向拉伸试验38-46

    3.4.1 影响板料冲压成形的力学性能参数38-40

    3.4.2 拉伸试验准备40-42

    3.4.3 拉伸试验结果42-44

    3.4.4 试验结果的微观解释44-46

    3.5 轧制差厚板应力应变场的构造及单向拉伸仿真46-50

    3.5.1 应力应变场的构造46-48

    3.5.2 单向拉伸仿真48-50

    3.6 本章小结50-52

    4 轧制差厚板方盒形件冲压成形性能探讨52-75

    4.1 轧制差厚板盒形件成形机理及特点52-54

    4.1.1 成形机理52

    4.1.2 应力状态52-53

    4.1.3 变形特点53-54

    4.2 轧制差厚板盒形件的成形缺陷54-58

    4.2.1 起皱54-56

    4.2.2 破裂56-57

    4.2.3 过渡区移动57-58

    4.3 轧制差厚板方盒形件冲压成形实验与仿真设置58-60

    4.3.1 实验条件58-59

    4.3.2 仿真设置59-60

    4.4 仿真结果浅析60-69

    4.4.1 退火工艺对差厚板成形性能的影响60-61

    4.4.2 压边力类型对差厚板成形性能的影响61-62

    4.4.3 压边力值对差厚板成形性能的影响62-65

    4.4.4 板料厚度差对差厚板成形性能的影响65-66

    4.4.5 过渡区长度对差厚板成形性能的影响66-67

    4.4.6 过渡区位置对差厚板成形性能的影响67-68

    4.4.7 板料尺寸对差厚板成形性能的影响68-69

    4.5 实验验证69-73

    4.6 本章小结73-75

    5 轧制差厚板U型件纵向弯曲回弹浅析75-94

    5.1 弯曲回弹论述76-79

    5.1.1 回弹机理76-77

    5.1.2 回弹的力学浅析77-79

    5.2 回弹数值仿真精度的影响因素79

    5.2.1 板料网格尺寸79

    5.2.2 虚拟凸模速度79

    5.2.3 厚向积分点数目79

    5.3 轧制差厚板U型件纵向弯曲成形及回弹仿真设置79-80

    5.4 U型件回弹走势及测量策略80

    5.5 仿真结果浅析80-90

    5.5.1 凸凹模间隙对差厚板回弹的影响85-86

    5.5.2 摩擦系数对差厚板回弹的影响86

    5.5.3 材料性能对差厚板回弹的影响86-87

    5.5.4 过渡区长度对差厚板回弹的影响87-88

    5.5.5 板料厚度对差厚板回弹的影响88-89

    5.5.6 板料尺寸对差厚板回弹的影响89

    5.5.7 过渡区位置对差厚板回弹的影响89-90

    5.6 实验验证90-92

    5.7 本章小结92-94

    6 轧制差厚板U型件横向弯曲性能浅析及运用探讨94-114

    6.1 弯曲成形回弹仿真及结果浅析94-104

    6.1.1 板料尺寸对差厚板弯曲性能的影响98-99

    6.1.2 板料厚度对差厚板弯曲性能的影响99-100

    6.1.3 模具间隙对差厚板弯曲性能的影响100-101

    6.1.4 摩擦系数对差厚板弯曲性能的影响101-102

    6.1.5 材料类型对差厚板弯曲性能的影响102

    6.1.6 过渡区长度对差厚板弯曲性能的影响102-103

    6.1.7 过渡区位置对差厚板弯曲性能的影响103-104

    6.2 实验验证104-107

    6.3 轧制差厚板在某车型A柱加强板上的运用107-112

    6.3.1 A柱加强板介绍107-108

    6.3.2 差厚板A柱加强板冲压成形及回弹浅析108-110

    6.3.3 优化设计110-112

    6.4 本章小结112-114

    7 结论与展望114-117

    7.1 结论114-116

    7.2 展望116-117

    革新点摘要117-118

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