雙相鋼車身板成形的細(xì)觀斷裂判據(jù)研究.pdf

1、汽車的輕量化使得人們?cè)絹?lái)越多地尋找新材料，以滿足輕量化后汽車安全性等方面的要求。由于雙相鋼良好的力學(xué)性能和成形性，被逐漸應(yīng)用于汽車車體的各種梁結(jié)構(gòu)。但是，雙相鋼在成形時(shí)易發(fā)生剪切斷裂現(xiàn)象，僅僅從宏觀唯象的角度研究雙相鋼的剪切斷裂失效準(zhǔn)則具有一定的局限性，細(xì)觀損傷理論把材料的微觀損傷過(guò)程和宏觀斷裂過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，能更深入理解材料破壞的過(guò)程和內(nèi)在的物理本質(zhì)，成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)。本文利用GTN（Gurson-Tvergaard-Needlman

2、）及擴(kuò)展 GTN細(xì)觀損傷模型研究雙相鋼的不同斷裂方式，建立了雙相鋼斷裂失效的細(xì)觀判據(jù)。
　　首先，構(gòu)建了Hill’48-GTN細(xì)觀損傷模型，推導(dǎo)相應(yīng)的本構(gòu)方程。結(jié)合顯式有限元法，利用 Fortran語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了 Hill’48-GTN模型 VUMAT用戶材料子程序。
　　其次，針對(duì)目前 GTN模型較難獲得精確損傷參數(shù)的問(wèn)題，提出一種新的基于冪指數(shù)材料硬化模型的損傷參數(shù)優(yōu)化方法。利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法選取不同損傷參數(shù)組合，建立損

3、傷參數(shù)與硬化參數(shù)之間的關(guān)系，在建立評(píng)價(jià)函數(shù)時(shí)采用材料的固有基本參數(shù)，不需要尋求新的變量，可以獲得較為精確的損傷參數(shù)，并采用此方法確定了DP780雙相鋼的各損傷參數(shù)。
　　再次，針對(duì)雙相鋼發(fā)生的剪切斷裂現(xiàn)象，在原孔洞體積分?jǐn)?shù)增量中引入一項(xiàng)剪切損傷量，將剪切變形對(duì)損傷的貢獻(xiàn)等效為孔洞體積分?jǐn)?shù)的增長(zhǎng)。對(duì)拉伸和單拉剪切試樣分別采用引入剪切損傷量和無(wú)剪切損傷兩種不同孔洞體積分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)方式進(jìn)行仿真，證明了在純剪切狀態(tài)考慮剪切損傷的孔洞體積演化能

4、更好地預(yù)測(cè)材料的失效，但在較高應(yīng)力三軸度時(shí)預(yù)測(cè)的損傷值偏高。
　　最后，利用極限剪切塑性斷裂應(yīng)變定義剪切損傷量，并且將此損傷量引入GTN本構(gòu)方程中。通過(guò)設(shè)計(jì)單拉剪切試驗(yàn)，獲得材料失效時(shí)剪切損傷與宏觀場(chǎng)量應(yīng)力三軸度的關(guān)系，利用最小二乘原理擬合出剪切損傷極限值與應(yīng)力三軸度的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)剪切損傷極限值及韌性孔洞體積分?jǐn)?shù)臨界值與應(yīng)力三軸度的關(guān)系建立了雙相鋼斷裂的細(xì)觀判據(jù)。仿真了不同圓角半徑下拉彎成形的斷裂結(jié)果，證明判據(jù)的正確性，最后模擬