超高強(qiáng)鋼溫?zé)岢尚螖?shù)值模擬研究
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【摘要】：當(dāng)今社會快速發(fā)展，對汽車需求越來越大，對汽車的輕量化、安全性要求越來越高，因此高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用越發(fā)廣泛，這就要求沖壓件在有較高的強(qiáng)度的同時具有較高的塑性變形能力。盡管馬氏體鋼強(qiáng)度很高，但有時同一汽車零件的不同部位強(qiáng)塑性不同，為了減少焊接工序，可以采用降低加熱溫度或差溫成形的方法進(jìn)行熱沖壓成形，從而得到不同性能梯度的零件，這樣可以有效提高零件的吸收撞擊能量的能力并提高零件的抗斷裂性。因此，具有優(yōu)良綜合力學(xué)性能的沖壓件具有更加廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景，而溫?zé)岢尚渭夹g(shù)則能獲得兼?zhèn)淇估瓘?qiáng)度高與塑性良好的成形件。 本文以2mm厚的22MnB5鋼為研究對象，利用有限元仿真軟件PAM-STAMP建立U形件模型，分析了不同的加熱溫度、模具溫度和冷卻速率對溫?zé)釠_壓成形后溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場及顯微組織演變的影響，并對其進(jìn)行以下數(shù)值模擬研究： 1）在相同冷卻條件下，設(shè)置板材初始加熱溫度分別為950℃、800℃及650℃，研究板材不同初始加熱溫度下對其綜合機(jī)械性能的影響，得出板材初始溫度越高，成形阻力越小，成形結(jié)束后發(fā)生的塑性應(yīng)變越大，內(nèi)應(yīng)力越小；此外，隨著板材初始溫度的升高，淬火結(jié)束后馬氏體含量越高，硬度越大，塑性會越小。950℃時會產(chǎn)生馬氏體含量很高、硬度及強(qiáng)度很高的馬氏體鋼；800℃時會產(chǎn)生綜合機(jī)械性能良好的由馬氏體和鐵素體組成的雙相鋼；650℃時產(chǎn)生由鐵素體和珠光體組成的碳素鋼，且二者含量相差不大，該條件下產(chǎn)生的成形件除具有非常好的塑性之外還具有一定的強(qiáng)度。 2）板材初始加熱溫度950℃下，，分別設(shè)置模具初始溫度為25℃、300℃及450℃進(jìn)行研究不同模具初始溫度對綜合機(jī)械性能的影響，得出模具初始溫度越高，淬火結(jié)束所需溫度越長，板材冷卻速率越低，且淬火結(jié)束后板材馬氏體含量越低，貝氏體含量增高，硬度也越低，塑性變大。 3）通過在冷卻管道中通入液氮，得出板材在快速冷卻下，在成形階段即發(fā)生馬氏體相變，且板材在4s時即完成淬火，并得到硬度極高抗拉強(qiáng)度很大的100%馬氏體組織，但快速冷卻也導(dǎo)致板材淬火結(jié)束后產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。
【關(guān)鍵詞】：高強(qiáng)鋼 溫?zé)岢尚?/strong> 相變 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：
- 摘要4-6
- Abstract6-10
- 第1章 緒論10-20
- 1.1 引言10-12
- 1.2 課題的研究背景及意義12-16
- 1.2.1 超高強(qiáng)鋼12-14
- 1.2.2 熱成形簡介14-15
- 1.2.3 溫?zé)岢尚魏喗?/span>15-16
- 1.3 溫?zé)岢尚蔚膰鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
- 1.4 研究內(nèi)容及研究方法18-20
- 1.4.1 研究內(nèi)容18
- 1.4.2 研究方法18-20
- 第2章 熱成形基本原理及熱-力耦合有限元分析基本理論20-30
- 2.1 傳熱學(xué)基本概念20-23
- 2.2 金屬成形塑性力學(xué)基本理論23-24
- 2.3 熱-力耦合有限元分析的基本理論24-27
- 2.4 熱-力耦合分析主要求解步驟27-30
- 第3章 U 形件的熱-力耦合有限元數(shù)值模擬30-44
- 3.1 有限元模型的建立30-42
- 3.1.1 U 形件模型及模具尺寸設(shè)計30-33
- 3.1.2 板材單元類型33
- 3.1.3 網(wǎng)格劃分33-34
- 3.1.4 邊界條件設(shè)置34-38
- 3.1.5 材料模型及力學(xué)性能38-41
- 3.1.6 熱沖壓數(shù)值模擬步驟41-42
- 3.2 有限元計算方法選定42-43
- 3.3 本章小結(jié)43-44
- 第4章 溫-熱成形的數(shù)值模擬結(jié)果分析44-58
- 4.1 板料不同初始溫度對板材成形的影響44-49
- 4.1.1 溫度場分布44-47
- 4.1.2 等效應(yīng)力應(yīng)變47-49
- 4.3 模具初始溫度對板材成形的影響49-54
- 4.3.1 溫度場分布49-53
- 4.3.2 模具初始溫度對板材應(yīng)力應(yīng)變的影響53-54
- 4.4 快速冷卻對板材成形的影響54-57
- 4.4.1 液氮冷卻下板材溫度場分布54-55
- 4.4.2 快速冷卻對板材塑性應(yīng)力應(yīng)變的影響55-57
- 4.5 本章小結(jié)57-58
- 第5章 溫-熱成形對板材微觀組織變化的影響58-68
- 5.1 馬氏體相變基本理論58-59
- 5.2 板材不同初始溫度對微觀組織的影響59-62
- 5.3 模具不同初始溫度對板材微觀組織影響62-64
- 5.4 快速冷卻對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響64-66
- 5.5 本章小結(jié)66-68
- 第6章 結(jié)論與展望68-70
- 6.1 結(jié)論68-69
- 6.2 溫-熱成形技術(shù)研究展望69-70
- 參考文獻(xiàn)70-74
- 致謝74
【共引文獻(xiàn)】
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本文編號：1101775
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