超高強(qiáng)度鋼冷彎特性和回彈的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值仿真.pdf

1、隨著汽車對強(qiáng)度和輕量化的要求不斷提高，高強(qiáng)度鋼逐漸成為現(xiàn)代汽車制造過程中的首選材料。然而，以馬氏體鋼為代表的1000MPa級別超高強(qiáng)度鋼材料延伸率低、屈服極限高，這些特性決定了其成形零件不會有復(fù)雜形狀和大變形量，彎曲變形是其典型的成形方式，但彎曲破裂也常有發(fā)生。目前，針對1000MPa強(qiáng)度級別的超高強(qiáng)度鋼成形工藝研究并不多見，材料局部成形特別是極限彎曲成形的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累較少。另一方面，由于材料的流動應(yīng)力水平較高，零件卸載后的回彈量更大，

2、尤其是超高強(qiáng)度DP鋼在反向加載時(shí)候出現(xiàn)的包申格效應(yīng)，使回彈預(yù)測難度加大。提高回彈預(yù)測準(zhǔn)確度本質(zhì)上是要提高對材料力學(xué)響應(yīng)的描述精度，針對具有強(qiáng)包申格效應(yīng)的材料，學(xué)界已經(jīng)提出了各種理論模型，但大多以提高數(shù)學(xué)模型復(fù)雜程度為代價(jià)換取精度，這使材料參數(shù)的確定過程變得復(fù)雜。
　　針對以上不足，本文在與寶鋼橫向校企合作項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金（51075269）的支持下，完成了對1000MPa級別超高強(qiáng)度鋼彎曲性能的實(shí)驗(yàn)研究和考慮包申格效應(yīng)的回彈

3、預(yù)測，主要研究內(nèi)容如下：
　　對總共7種不同牌號的超高強(qiáng)度馬氏體鋼（MS）、雙相鋼（DP）和QP鋼進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了在線觀察試樣外表面微裂紋的裝置以捕捉破裂臨界時(shí)刻，獲得了特定彎曲角度下（90°、120°、150°）各個(gè)材料的最小彎曲半徑實(shí)驗(yàn)值，以及特定彎曲半徑下（R/T=1、1.5、2）各個(gè)材料的最大彎曲角度實(shí)驗(yàn)值，并總結(jié)了這兩種彎曲性能表征方式與材料厚度、強(qiáng)度、延伸率、各向異性系數(shù)等參數(shù)的關(guān)系。
　　對三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)

4、中的回彈，用Dynaform進(jìn)行了模擬，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一起比較了軟件的模擬精度。由于三點(diǎn)折彎過程沒有循環(huán)加載，故模擬中硬化準(zhǔn)則處理為各向同性，比較了Barlat’89與Hill’48屈服準(zhǔn)則對回彈的影響。
　　針對成形中普遍存在的材料流過拉深筋后回彈難以控制的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了變拉深筋的U彎試驗(yàn)，改變拉深筋的高度和形狀對板料進(jìn)行不同程度的彎曲反彎曲，用激光掃描回彈后的試樣截面形狀。采用兩種非線性的硬化模型——Yoshida-Uemori模型