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基于热-力-相变耦合的高强钢BR1500HS热冲压盒型件研究
| 论文题名： | 基于热-力-相变耦合的高强钢BR1500HS热冲压盒型件研究 |
| 关键词： | 高强度钢板;汽车制造;热冲压;微观组织;数值模拟;热-力-相变耦合 |
| 摘要： | 车身使用高强度钢板能有效地减轻车身重量、提高汽车抗冲击性能和防撞性能。但钢板强度提高，材料的变形抗力增加，不仅要求加大设备吨位，而且成形回弹严重，加剧了模具磨损，因此冷冲压工艺的成形难度提高。采用热成形技术能够很好地解决上述问题，因此近年来开始在汽车制造行业得到重视。热成形技术是集落料、加热、防氧化、冲压成形、淬火冷却和喷丸处理等为一体的成形高强度钢板的一项新技术。热成形过程中，高温状态的板料遇到冷的模具后，板料温度会迅速下降，因此实际热冲压成形过程不是一个等温变形，而是一个不断降温的非等温变形。然而，由于其成形的复杂性和材料组织变化过程难以测控，目前国内外研究主要是基于等温变形开展研究，因此研究结果具有一定的局限性。 本文以高强钢BR1500HS为研究对象，首先借助Gleeble1500型热模拟试验机对比开展高强钢板的等温和非等温变形的实验研究，确定了该材料的高温流变行为，分析了温度场、应力场对该材料微观组织和力学性能的影响。研究结果表明等温和非等温变形的微观组织和流变应力明显不同。冷却速度在10-20℃/s范围内，等温变形的微观组织为马氏体和贝氏体的混合组织；然而非等温变形的微观组织并未出现马氏体，变形在高温结束时组织为铁素体和珠光体的混合组织，变形在低温结束时组织为贝氏体和铁素体的混合组织。等温拉伸的变形抗力曲线为动态回复型，而非等温拉伸的变形抗力曲线为加工硬化型。然后对热模拟实验数据进行多元回归分析，建立了材料的高温本构方程。 基于所建立的高温本构方程，借助有限元模拟软件Deform进行热模拟实验的数值模拟分析，验证了本构方程的准确性。最后进行盒型件热冲压的数值模拟研究，预测模具中水流速度和模具间隙对盒型件微观组织的影响，结果显示水流速度和模具间隙明显影响成形件的微观组织构成，尤其是对马氏体含量影响较大。并进一步进行盒型件的热冲压实验，实验验证了本文建立的高温本构方程适合于盒型件的热冲压成形，为今后盒型件的热冲压提供了实际的指导意义。 |
| 作者： | 李晓娟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 徐春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海应用技术学院 |
| 学位年度： | 2015 |
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