先進高強鋼邊緣破裂的影響因素及預測模型研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、先進高強鋼不僅擁有超高的強度,而且兼具良好的塑性以及較高的疲勞強度和碰撞吸收性能,因此很好地滿足了汽車工業(yè)中輕量化和安全性的制造要求。邊緣破裂是先進高強鋼沖壓成形中一類常見的破裂問題。板料的邊緣由于受到材料性能、加工工藝、斷面質(zhì)量等等因素的綜合影響,在變形過程中往往還沒達到傳統(tǒng)FLD所預測的成形極限時就發(fā)生了失效或破裂,宏觀表現(xiàn)為板料邊緣的成形能力下降。因此研究邊緣破裂的影響因素和預測模型對汽車工業(yè)制造有至關(guān)重要的意義。
  本課

2、題基于國家自然科學基金項目(基金編號:51105246)開展了一系列實驗和模擬研究,通過對高強度雙相鋼板(DP780和DP980)進行預變形實驗、擴孔實驗、不同溫度下的單拉實驗以及相關(guān)的模擬,探究預變形、曲率半徑和沖裁熱效應對板料邊緣拉伸性能的影響。模擬中比較了三種經(jīng)典韌性斷裂準則在板料成形中的適用性,并驗證實驗規(guī)律。同時基于Abaqus軟件針對先進高強鋼的邊緣破裂現(xiàn)象提出新的預測模型,適用于含有沖裁損傷的板料邊緣的成形極限預測,改善了

3、傳統(tǒng)理想模型在邊緣破裂預測方面的不足。本文主要研究成果如下:
 ?。?)通過預變形實驗、線切割制孔和擴孔實驗研究了預變形對邊緣拉伸性能的影響。實驗結(jié)果表明,預變形導致的加工硬化會明顯影響板料邊緣的拉伸性能,且預變形量越大的邊緣對應的拉伸性能越差。
  (2)通過對不同孔徑的圓孔進行擴孔實驗研究曲率半徑對邊緣拉伸性能的影響。實驗結(jié)果表明,對同種材料而言,邊緣的曲率半徑越小,拉伸性能越差。
 ?。?)比較了Rice-Tra

4、cey、Brozzo和Ayada三種斷裂準則在不同孔徑擴孔模擬中的預測精度。模擬結(jié)果顯示:對DP780擴孔工藝而言,Ayada斷裂準則預測精度最高;對DP980擴孔而言,選用Rice-Tracey斷裂準則相對比較合適。
 ?。?)通過單拉實驗測定了DP780不同溫度下的應力應變曲線,對沖裁材料模型進行優(yōu)化。根據(jù)模具溫度和材料模型的不同,利用Deform軟件設置四組沖裁模擬對比,指出沖裁過程中板料變形區(qū)存在明顯的溫度變化,應該利用優(yōu)

5、化模型提高模擬精度。此外,沖裁時板料變形區(qū)的溫度變化范圍受材料模型的影響較小,且連續(xù)沖裁導致的模具升溫對薄板沖裁影響也比較小。
 ?。?)提出了兩個新參數(shù),損傷區(qū)(Damage Zone)和等效失效應變比(Effective Failure Strain Ratio,EFSR),分別用于表征邊緣預損傷和邊緣拉伸性能,并以兩個新參數(shù)為基礎,基于M-K模型和Hill縮頸理論建立了一個新的有限元模型,適用于含有沖裁損傷的邊緣成形極限預測

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