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基于细观损伤的热冲压零件力学性能研究
| 论文题名： | 基于细观损伤的热冲压零件力学性能研究 |
| 关键词： | 高强度钢;热冲压;细观损伤模型;力学性能;汽车材料 |
| 摘要： | 随着汽车产销量的不断增加，近年来，环保问题及节能减排问题日益突出，汽车轻量化设计问题也逐渐被人们所重视，高强度钢由于其高强度、高硬度的特点，对其热成形工艺的研究逐渐成为了目前学术研究的热点。高强度硼钢22MnB5在热成形后其脆性提高，韧性下降，因此，对于热成形硼钢的损伤及破裂研究也十分必要。作为车身中的抗撞及吸能部件，薄壁帽形结构件是其中最常用的设计。 本文根据高强度热成形的工艺流程，对硼钢22MnB5进行了淬火处理，通过单向拉伸试验研究了不同温度淬火后材料的力学性能。为了描述材料的变形及断裂过程，本文采用GTN细观损伤模型对其进行了仿真计算，通过响应曲面及遗传算法相结合的有限元反算法得到了适用于不同淬火温度的细观损伤参数。由于GTN模型中定义的材料损伤参数为基体内部的孔洞体积分数，当应力三轴度较低时，GTN模型将无法与预测剪切里造成的材料软化及破裂，因此，本文通过在GTN模型中孔洞长大的表达式中加入剪切修正项的方法提高了GTN模型的预测精度。为了确定新加入的剪切项中的参数，本文设计了不同的样件形状，以实现不同的出于较低范围的应力三轴度，通过试验与仿真对比的方法，优化得到了适用于不同淬火温度样件的剪切修正参数，将该修正后的GTN模型用于仿真计算，发现对于变形过程中包含剪切力影响的样件，其预测精度明显高于GTN模型。 由于压溃过程中的应力三轴度整体偏低，甚至为负值，因此，使用剪切修正后的GTN模型对帽形零件进行仿真计算，结果显示该修正模型能够较好的预测帽形零件压溃过程中的变形及破裂。对梯度硬度帽形零件进行二因素5水平正交试验，使用上述修正模型仿真得到相应的峰值力及吸能量，最终通过NSGAⅡ多目标优化得到了梯度硬度帽形零件的最优硬度组合。 |
| 作者： | 王丹彤 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡平;盈亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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