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基于数值模拟的高强钢拼焊板热冲压工艺参数优化研究
| 论文题名： | 基于数值模拟的高强钢拼焊板热冲压工艺参数优化研究 |
| 关键词： | 汽车轻量化;高强钢激光拼焊板;热冲压成形;本构模型;数值模拟 |
| 摘要： | 为降低车身重量并保持车身强度，高强钢板料成形结构件广泛的应用于车身制造当中。相较于铝合金等材料来说，高强钢有着材料强度大、性能优的特点。同时，为满足车身不同位置对不同性能的要求，激光拼焊板越来越多应用于车身覆盖件、整体骨架、车门环、汽车B柱等车身零部件的加工制造过程中。高强钢激光拼焊板一般采用热成形的方法冲压成形，通过将异质的高强钢板利用焊接技术合成拼焊板,实现了汽车零部件不同位置的性能需求，还有降低车身自重、节能减排等优点。 然而由于材料本身的力学性能存在差异，在热加工成形时高强钢激光拼焊板会产生回弹、起皱、破裂和焊缝偏移等现象，因此，为了提高成形件的成形质量，本文针对Usibor1500P和Ductibor500高强钢激光焊接而成的拼焊板，利用有限元数值模拟的方法，研究了工艺参数对高强钢激光拼焊板热冲压成形效果的影响，具体如下： （1）针对高强钢Usibor1500P和Ductibor500的高温流变行为，通过等温单轴拉伸试验获取相关材料的热物性试验数据，以变形温度和应变速率作为变化条件，分析不同条件下的应力－应变曲线。分别建立了高强钢Usibor1500P和Ductibor500在高温条件下的井上胜郎本构模型，该本构模型预测结果良好。 （2）采用三维造型软件SolidWorks完成盒型冲压件的实体建模，并利用ABAQUS进行盒型件热冲压成形的数值模拟计算。分析选取的五个主要工艺参数对高强钢激光拼焊板盒型件热成形效果的影响，这五个工艺参数是：板料的初始成形温度、冲压速度、压边力、模具初始温度、摩擦系数。 （3）以获得热冲压成形后盒型件的最小内应力为目标，采用正交试验优化设计的方法，获得了最佳的工艺参数组合：板料的初始成形温度为900℃，冲压速度为2500mm/s，压边力为12kN，模具初始温度为100℃，摩擦系数为0.1。得到优化后不破裂条件下最小内应力的成形件，该成形件的内应力为326MPa，其等效应力值为最小值，将优化前后的有限元数值模拟结果进行对比，验证通过此方法优化的结果合理有效。 |
| 作者： | 袁博 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李奇涵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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