拼焊板成形性能及其在方盒形件拉深成形中的應(yīng)用研究.pdf

1、拼焊板成形技術(shù)是指采用不同厚度、不同材質(zhì)或不同表面涂層的板材，經(jīng)下料后焊接成整體預(yù)制板坯，再進(jìn)行沖壓成形的工藝方法。拼焊板成形技術(shù)在減少車身重量、增強(qiáng)車身結(jié)構(gòu)安全性等方面具有重要作用。近年來(lái)，隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等要求越來(lái)越高，拼焊板成形技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是，拼焊板母材或厚度不同或強(qiáng)度不同，且存在焊縫和熱影響區(qū)，導(dǎo)致拼焊板在成形技術(shù)上與常規(guī)單一板材相比有很大不同，有很多新的技術(shù)問(wèn)題亟待解決，如拼焊板激光焊接、

2、焊接區(qū)對(duì)拼焊板成形的影響和成形極限等問(wèn)題。因此，對(duì)拼焊板激光焊接過(guò)程、焊縫及熱影響區(qū)金屬力學(xué)性能測(cè)定、拼焊板成形極限以及拼焊板拉深成形過(guò)程控制等問(wèn)題進(jìn)行深入研究具有十分重要的意義。
　　本文首先研究了不同焊接功率和不同焊接速度對(duì)拼焊板激光焊接接頭宏觀質(zhì)量的影響規(guī)律，給出了課題研究用拼焊板的合理焊接工藝參數(shù)取值范圍，并基于顯微組織分析、硬度測(cè)試等試驗(yàn)對(duì)拼焊板激光焊接接頭進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)。通過(guò)“小尺寸型”拼焊板試樣單向拉伸、混合法則和納

3、米壓痕等技術(shù)，分別建立了拼焊板焊縫及熱影響區(qū)金屬的平均和非平均彈塑性力學(xué)性能測(cè)定模型。采用Erichsen杯突試驗(yàn)對(duì)比了忽略和考慮焊縫及熱影響區(qū)金屬?gòu)椝苄粤W(xué)性能對(duì)拼焊板成形結(jié)果的影響。
　　基于塑性本構(gòu)關(guān)系和Hosford屈服準(zhǔn)則，在拼焊板焊縫及熱影響區(qū)金屬的彈塑性力學(xué)性能已知條件下，提出了一種能較好預(yù)測(cè)同材等厚拼焊板成形極限的理論計(jì)算方法。對(duì)于異厚拼焊板，建立了從細(xì)觀損傷角度預(yù)測(cè)拼焊板成形極限的GTN（Gurson-Tverg

4、aard-Needleman）模型，采用有限元軟件ABAQUS，耦合基于Mises屈服準(zhǔn)則的彈塑性GTN損傷模型，對(duì)異厚拼焊板的成形極限進(jìn)行了預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)了拼焊板半球凸模脹形物理試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)改變?cè)嚰膶挾鹊玫搅瞬煌瑧?yīng)變狀態(tài)下完整的拼焊板成形極限圖，并與前面兩種預(yù)測(cè)模型得到的拼焊板成形極限圖進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　綜合考慮焊縫及熱影響區(qū)金屬?gòu)椝苄粤W(xué)性能，以拼焊板成形極限圖作為拼焊板方盒形件拉深成形的破裂判據(jù)，建立了拼焊板方盒形

5、件拉深成形的有限元數(shù)值模擬模型。著重分析了拉深成形過(guò)程中壓邊力這一最重要且易于控制的工藝參數(shù)對(duì)拼焊板方盒形件拉深成形極限、焊縫移動(dòng)和側(cè)壁起皺（對(duì)于錐壁類方盒形件而言）的影響規(guī)律，給出了較優(yōu)的壓邊力加載方式。
　　引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析了拼焊板方盒形件拉深成形過(guò)程中的主要影響因素，建立了拼焊板方盒形件拉深成形過(guò)程中較優(yōu)的壓邊力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和有限元數(shù)值模擬構(gòu)建了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型所需的訓(xùn)練樣本，從而實(shí)現(xiàn)了壓邊力