高強度鋼熱變形塑性本構(gòu)關(guān)系研究及典型熱沖壓件模擬.pdf

1、近年來，世界汽車工業(yè)得到了長足發(fā)展，但如此同時也帶來了一系列的社會問題，如全球環(huán)境日益惡化和交通事故頻頻發(fā)生。為解決這些難題，許多工程領(lǐng)域的科研人員進(jìn)行了堅持不懈地努力，其中汽車輕量化和碰撞安全性研究便是一個解決這類問題的有效途徑。在這種背景下，高強度鋼的熱沖壓成形技術(shù)便應(yīng)運而生，該技術(shù)在實現(xiàn)車身零部件輕量化的同時，可顯著提高其抗拉強度，最高可達(dá)1500Mpa。
　　為了探究高強度鋼在熱沖壓成形中的熱塑性變形規(guī)律、對其熱沖壓成形過

2、程進(jìn)行有限元仿真研究和制定實際熱成形工藝方案。本文通過單向熱拉伸實驗，研究了高強鋼22MnB5高溫下的基本力學(xué)性能;分析了變形溫度和應(yīng)變速率對材料熱變形過程中最大流變應(yīng)力的影響規(guī)律;建立了高強鋼不同變形階段的熱變形塑性本構(gòu)關(guān)系;分析了關(guān)鍵工藝參數(shù)對高強鋼盒形件熱沖壓有限元模擬結(jié)果的影響。本文所做的具體工作如下:
　　1)概述了金屬板料的熱塑性變形相關(guān)理論、金屬板料熱塑性變形中傳熱學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)理論、熱塑性變形中的屈服準(zhǔn)則和熱沖壓成形中

3、熱力耦合有限元模擬技術(shù)，為研究高強度鋼熱沖壓成形工藝過程提供理論指導(dǎo)。
　　2)進(jìn)行了高強鋼22MnB5單向熱拉伸實驗，實驗溫度500℃，650℃，700℃，800℃，應(yīng)變速率0.01s-1，0.1s-1，1.0s-1，研究了形變溫度和應(yīng)變速率對其流變性能的影響規(guī)律;根據(jù)真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)明顯的加工硬化和動態(tài)回復(fù)現(xiàn)象，基于井上勝郎模型和Norton-Hoff模型提出修改后的模型，建立了高強度鋼不同變形階段的熱變形塑性本構(gòu)關(guān)系;

4、運用所建本構(gòu)關(guān)系計算了各變形條件下，高強鋼的真實應(yīng)力，并與實驗值進(jìn)行了對比，結(jié)果表明:真實流變應(yīng)力最大相對誤差為4.26％，最大均方差為8.244Mpa。證明所建高強鋼熱變形塑性本構(gòu)關(guān)系具有很高的預(yù)測精度。
　　3)進(jìn)行了高強鋼盒形件熱沖壓成形過程的有限元模擬研究;研究了不同沖壓速度、壓邊力、模具初始溫度和板料初始成形溫度，對盒形件熱沖壓結(jié)束后Mises應(yīng)力、溫度分布、凸模反力和厚向應(yīng)變的影響規(guī)律;根據(jù)關(guān)鍵工藝參數(shù)的分析結(jié)果，進(jìn)行