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原文传递复杂应变状态下TRIP钢相变诱发塑性行为及其在车身覆盖件中的应用研究

论文题名：	复杂应变状态下TRIP钢相变诱发塑性行为及其在车身覆盖件中的应用研究
关键词：	相变诱发塑性;相变行为;残余奥氏体;应力应变关系;成形极限;轻量化
摘要：	随着汽车轻量化步伐的加快，汽车一方面需要减轻重量以减小对环境的污染，另一方面需要确保安全性。因此，汽车用钢板向高强度钢板方向发展已成必然趋势。具有相变诱发塑性效应的TRIP钢板作为一种新型高强度钢板，同时具有高强度和高塑性的优点，是汽车轻量化的理想材料。相变诱发塑性效应是指在塑性变形过程中TRIP钢微观组织中的残余奥氏体向马氏体转变，从而使材料的塑性得以提高的现象。它的存在赋予了TRIP钢良好的力学性能，同时也带来了性能不稳定的问题，这影响和阻碍了TRIP钢在汽车中的大量应用。本文以低合金Si-Mn系冷轧TRIP钢板为研究对象，在数值模拟、微观分析和实验研究的基础上，深入研究了TRIP钢在不同应变状态下的相变诱发塑性行为，揭示了TRIP钢的相变诱发塑性效应决定材料性能的机理，建立了描述TRIP效应的计算模型，在此基础上，提出了TRIP效应条件下的应力应变关系模型，并在M-K理论中引入此应力应变模型，建立了TRIP钢成形极限预测准则。本文研究内容主要包括：1.复杂应变状态下TRIP钢的相变诱发塑性行为研究相变诱发塑性效应赋予了TRIP钢高强度和高塑性等优点的同时也带来了性能不稳定的缺点。 2.基于TRIP效应计算模型的应力应变关系研究材料的应力应变关系描述了材料的屈服强度、抗拉强度、延伸性能和应变硬化性能，是材料的关键性能参数。TRIP钢作为一种新型高强度钢板，它在塑性变形过程中的相变诱发塑性效应使得它在变形过程中的硬化性能不同于其它普通钢板，所以对TRIP钢的应力应变关系进行正确而有效的预测是非常必要的。 3.基于TRIP应力应变关系的成形极限预测准则研究成形极限图评价了薄板冲压件在特定工艺条件下的成形性，但是现有的成形极限预测准则都是针对没有相变发生的普通钢板建立的，缺乏适合于TRIP钢板的成形极限预测准则，这不利于TRIP钢在生产实际中的应用。 4.TRIP应力应变模型和成形极限预测准则在车身覆盖件成形中的应用研究现有薄板成形模拟软件中，大多数都是没有考虑相变的作用。为此，本文将考虑相变诱发塑性效应的应力应变模型和成形极限预测准则应用于车身覆盖件中的左门槛中部本体冲压件的成形性预测，以期为TRIP钢板的应用提供技术参考，也将为推广TRIP钢板在车身覆盖件中的应用起促进推动作用。相对于前人的研究成果和研究经验，本文在以描述TRIP钢的相变诱发塑性行为为核心的研究中做出了以下具有创造性的工作： 1.建立了描述TRIP钢相变诱发塑性效应的计算模型。针对目前研究中对TRIP效应的描述缺少统一模型的不足，本文建立了以残余奥氏体初始体积含量、应变状态和应变量为参数的TRIP效应计算模型。该模型的特点是将应变状态作为一个变量，揭示了TRIP效应与应变状态之间的内在联系，实现了TRIP效应研究从定性分析到定量描述的转变，为后续的TRIP钢研究提供理论依据和可靠的计算方法； 2.提出了TRIP效应条件下的应力应变模型。该应力应变模型与传统模型的区别在于传统模型中将材料性能视为恒定不变，而该模型是在将TRIP钢各组成相的体积含量作为变量，且体积含量的变化遵循TRIP效应计算模型，并综合考虑微观组织性能与宏观力学性能内在联系的基础上建立的，故该模型更准确的描述了材料的变形行为，为TRIP钢相关理论和数值模拟研究提供了基础和依据； 3.提出了考虑相变诱发塑性效应的M-K成形极限预测准则。与现有成形极限预测准则相比，该预测准则综合考虑了材料性能的改变和应变路径的改变对材料极限变形能力的影响，揭示了应变路径对TRIP钢极限变形能力的作用机制，该准则为TRIP钢成形性准确评价和选择合适的变形工艺提供了指导。
作者：	余海燕
专业：	车辆工程
导师：	陈关龙;李淑慧
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文