先進(jìn)高強(qiáng)鋼邊緣破裂的影響因素及預(yù)測模型研究.pdf

1、先進(jìn)高強(qiáng)鋼不僅擁有超高的強(qiáng)度，而且兼具良好的塑性以及較高的疲勞強(qiáng)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(jìn)高強(qiáng)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(dá)到傳統(tǒng)FLD所預(yù)測的成形極限時(shí)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(yù)測模型對汽車工業(yè)制造有至關(guān)重要的意義。
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2、題基于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（基金編號：51105246）開展了一系列實(shí)驗(yàn)和模擬研究，通過對高強(qiáng)度雙相鋼板（DP780和DP980）進(jìn)行預(yù)變形實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)、不同溫度下的單拉實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的模擬，探究預(yù)變形、曲率半徑和沖裁熱效應(yīng)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(zhǔn)則在板料成形中的適用性，并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)規(guī)律。同時(shí)基于Abaqus軟件針對先進(jìn)高強(qiáng)鋼的邊緣破裂現(xiàn)象提出新的預(yù)測模型，適用于含有沖裁損傷的板料邊緣的成形極限預(yù)測，改善了

3、傳統(tǒng)理想模型在邊緣破裂預(yù)測方面的不足。本文主要研究成果如下：
　?。?）通過預(yù)變形實(shí)驗(yàn)、線切割制孔和擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)研究了預(yù)變形對邊緣拉伸性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)變形導(dǎo)致的加工硬化會明顯影響板料邊緣的拉伸性能，且預(yù)變形量越大的邊緣對應(yīng)的拉伸性能越差。
　?。?）通過對不同孔徑的圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)研究曲率半徑對邊緣拉伸性能的影響。實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)則在不同孔徑擴(kuò)孔模擬中的預(yù)測精度。模擬結(jié)果顯示：對DP780擴(kuò)孔工藝而言，Ayada斷裂準(zhǔn)則預(yù)測精度最高；對DP980擴(kuò)孔而言，選用Rice-Tracey斷裂準(zhǔn)則相對比較合適。
　?。?）通過單拉實(shí)驗(yàn)測定了DP780不同溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，對沖裁材料模型進(jìn)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(shè)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(yīng)該利用優(yōu)

5、化模型提高模擬精度。此外，沖裁時(shí)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(dǎo)致的模具升溫對薄板沖裁影響也比較小。
　?。?）提出了兩個(gè)新參數(shù)，損傷區(qū)（Damage Zone）和等效失效應(yīng)變比（Effective Failure Strain Ratio，EFSR），分別用于表征邊緣預(yù)損傷和邊緣拉伸性能，并以兩個(gè)新參數(shù)為基礎(chǔ)，基于M-K模型和Hill縮頸理論建立了一個(gè)新的有限元模型，適用于含有沖裁損傷的邊緣成形極限預(yù)測