【摘要】：軋制差厚板幾何截面形狀和力學性能的非均一性,使其成形過程中的非均勻變形程度增加,降低了其沖壓成形性能。薄區(qū)、厚區(qū)和過渡區(qū)的存在使差厚板具有明顯的區(qū)域變形特征,根據應變相同的點組成一個變形域,差厚板成形過程中存在多個變形域,失穩(wěn)的關鍵變形域對差厚板的整體成形性能起決定性作用,然而變形程度的累積使關鍵變形域成形性能起決定性作用,然而變形程度的累積使關鍵變形域不斷變化。因此,本文提出采用合適差厚板每一變形階段變形特點的變速成形提高其成形性能。本文將重點圍繞成形速度對差厚板成形極限的影響規(guī)律,采用數值模擬和實驗研究相結合的方法進行深入的研究。截面厚度的非均一性和在軋制過程中受力程度的不同,差厚板各厚度區(qū)的力學性能和塑性變形行為均不相同。為此,針對差厚板各厚度區(qū)力學性能的差異,采用單向拉伸實驗和有限元數值模擬,研究了差厚板的力學性能和塑性變形行為,并根據塑性力學原理,建立了厚度連續(xù)變化過渡區(qū)的應力-應變本構方程。進一步通過分析差厚板拉伸斷裂前后的微觀組織變化、織構變化和斷口分析。結果表明:等厚區(qū)的薄區(qū)和厚區(qū)力學性能優(yōu)異,而厚度變化的過渡區(qū)具有較低的韌性,塑性變形時,等厚區(qū)的塑性變形整體均勻展開,而過渡區(qū)的塑性變形局限在局部區(qū)域進行,降低了差厚板的成形性能;差厚板過渡區(qū)和厚區(qū)變形行為和斷裂機理不同,過渡區(qū)成脆性斷裂,薄區(qū)呈剪切斷裂,而厚區(qū)成韌性斷裂,分析了差厚板塑性變形機理。為了研究成形速度對差厚板拉深成形性能影響的規(guī)律,建立了差厚板拉深有限元模型,分析成形速度及速度及速度模式對變形域分布及演化的影響規(guī)律,獲得了變速提高差厚板成形性能的工藝設置規(guī)律。結果表明:不同拉深速度對差厚板變形域的分布及演化的規(guī)律是相似的,唯一不同的是合理的拉深速度及其變速模式能有效降低關鍵變形域的應變值,提高差厚板的成形性能。過渡區(qū)臨界的厚區(qū)隨著拉深深度的增加,變形域逐漸擴散、轉移并集中在差厚板盒形件底部四個圓角處是影響差厚板整體成形性能的關鍵變形域。研究結果進一步表明,速度轉折點和初始拉深速度的設置是速度拉深工藝設置的關鍵,合理的變速成形能有效提高差厚板的成形性能。在上述研究成果的基礎上,采用拉深成形實驗,以零件壁厚分布為考察目標,研究了成形速度影響差厚板拉深成形性能的規(guī)律,結果表明Cr340差厚板極限拉深速度為50mm/s,當拉深速度大于極限速度時,盒形件拉深破裂。采用初始拉深速度低于極限速度50mm/s進行拉深,當拉深深度至22mm時,采用大于極限速度60mm/s進行拉深,拉深結果完好,證明了變速拉深成形能夠有效提高差厚板的成形性能。由于數值模擬結果和實驗結果相吻合,驗證了上述模擬分析的正確性。
【圖文】：

言車工業(yè)輕量化不僅能減少對鋼材的使用量，從而節(jié)約成能耗的同時，減少了有毒氣體的排放[1-4]，更重要的是車處理還能提高某些零部件的防沖撞性能[5-9]。已有研究表重量減少 10%左右時，汽油燃燒效率可提高 5%[9-12]。板分布相適應的軋制差厚板是繼激光拼焊板之后，汽車工力的輕量化結構用材[13-21]。差厚板（Tailor Rolled BlTRB）最初是由德國亞琛工業(yè)大學于 20 世紀 90 年代初期技術生產而成的一種新型板材（如圖 1-1 所示），其厚夠與實際受力相對應，而且在等厚區(qū)與等薄區(qū)之間存在渡區(qū)（如圖 1-2），，漸變的厚度變化不易引起應力峰值在汽車工業(yè)輕量化過程中有廣泛的應用前景。其中

圖 1-2 變厚度差厚板示意圖Fig.1-2 Tailor rolled blank目前差厚板代替等厚板的成形件已應用與汽車工業(yè)（如圖 1撞梁、B 柱、橫梁等。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG386

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本文編號：2663522