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高强钢日字形截面管热弯曲成形技术研究
| 论文题名： | 高强钢日字形截面管热弯曲成形技术研究 |
| 关键词： | 高强钢;新能源汽车;热弯曲成形;日字形截面管;生产工艺;质量检测 |
| 摘要： | 随着环境污染、资源短缺等问题的日益严峻，新能源汽车以其特有的优点得以兴起并飞速发展。与传统燃油车相比，新能源汽车采用的能源主要以电能为主，故大量的电池包安放与存储显得格外重要。目前安装电池包的管框主要采用高强钢管依次焊接的方式生产，生产过程繁琐复杂。因此采用管件的弯曲成形工艺来生产电池包管框，并以此来替代原有的焊接生产工艺，可以显著提高电池包管框的整体性能以及生产效率。 然而采用管件弯曲成形工艺生产的电池包管框由于引入了弯曲圆角，导致了其与采用焊接工艺生产的电池包管框相比空间利用率有所降低，因此有必要对高强钢日字形截面管的成形技术进行深入研究，以此来降低管件的弯曲半径，提高新能源汽车的空间利用率，减少能源的消耗。 对管件的侧推式热弯曲成形过程进行分析，推导了弯曲半径的理论计算公式；对管件在弯曲过程中的受力进行分析，得出了推动管件弯曲变形所需推板推力的表达式；对成形区内的管件进行了应力应变分析，求解了管件上剪力流的分布规律；推导了起皱临界轴向压应力的解析式，分析了加热温度和管件壁厚对褶皱现象的影响规律。 建立了管件侧推式热弯曲成形过程的有限元模型，并对成形区内的管件应力状态进行了分析；依次研究了芯棒与管件间隙、芯棒伸出量、推进速度以及推弯速度对日字管热弯曲成形极限的影响规律，结果表明芯棒与管件间隙、芯棒伸出量和推进速度对管件的成形极限有着重要的影响，而推弯速度对管件的成形极限影响不大；确定了管件在弯曲半径为90mm的条件下，各主要参数的合理取值范围。 调试了高强钢管热弯曲成形试验机，制作了三种典型的日字管弯管样件；将试验结果与仿真结果进行了对比，验证了仿真结果的准确性；对日字管弯管样件的精度与性能进行了检测，结果表明日字管弯管样件具有较高的尺寸精度，且力学性能达标，可以满足使用要求。 |
| 作者： | 王昊 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 雷呈喜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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