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高强钢板料电磁成形数值模拟研究
| 论文题名： | 高强钢板料电磁成形数值模拟研究 |
| 关键词： | 汽车轻量化;高强钢板料;电磁成形;数值模拟 |
| 摘要： | 为了有效地降低能耗以及减少环境污染，结构轻量化和材料轻量化已成为现代科技发展的主流趋势，使用高强度、高性能钢板是实现汽车轻量化的有效方法及技术途径。然而，先进高强钢板料在室温成形性能较差，存在着屈服强度高、易产生过量的回弹、成形过程中更易开裂、也多见起皱、翘曲等成形问题。所以传统冷加工方法难以采用先进高强钢板来加工结构、形状较复杂的车身零部件。电磁成形是一种高速率(应变率可达103/s～104/s)、脉冲成形技术，与传统的刚性模具等成形方法相比，具有无接触、工件回弹小、成形极限高、有利于实现复合工艺等优点，可以有效解决高强钢板的冷加工难题。 由于高强钢的低导电率，其电磁成形必须要借助高导电材料制成的驱动片,且此过程要考虑到驱动片对板料在受力和碰撞的双重作用。本文对DP600板料采用驱动片进行间接加载，对Johnson-Cook本构模型的驱动片和高强钢板料在脉冲电磁力作用下的变形过程进行模拟，主要有电路分析、电磁场分析以及驱动片和板料动态变形分析即结构场分析三个部分。 本文使用ANSYS的EMAG分析模块，建立了放电回路分析模型以及驱动片与平板螺旋线圈的三维电磁场模型，分析了电流最大的分步的感应电流、磁场强度、电磁力模拟结果，以及驱动片半径上5个节点的电磁力随时间的变化。将ANSYS与ABAQUS进行合理对接后，使用ABAQUS显式分析方法，建立驱动片和高强钢板料在脉冲电磁力作用下变形的三维结构场模型，并从变形轮廓、电磁力与冲击力、变形速度、等效应变以及能量角度对高强钢电磁成形过程进行了结果分析。 本文采用控制单一变量的方法，系统地分析了工艺参数对高强钢电磁成形性能的影响，从驱动片的厚度、与板料的间距、与线圈的间距、驱动片形状、驱动片的材料、凹模圆角半径、摩擦因数等方面来进行详细探讨，分析了各工艺参数对板料胀形高度、板料最小厚度、等效应变等的影响，为参数的选取提供了一定的指导意见。由于电磁成形是高速成形方法，本文首次采用统计节点等效应变率的方法探讨了各工艺参数对应变率的影响，可为建立考虑应变率响应的本构模型提供帮助。 |
| 作者： | 张馨蕾 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 黄尚宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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