本文關(guān)鍵詞：超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓模具疲勞壽命研究

  更多相關(guān)文章： 熱沖壓模具 正交試驗(yàn) 數(shù)值模擬 疲勞壽命 ABAQUS FE-SAFE

【摘要】：熱沖壓成形技術(shù)是一種將硼鋼板加熱成形并迅速冷卻來獲得超高強(qiáng)度鋼板的新技術(shù)。目前,超高強(qiáng)度鋼板以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)在汽車車身上的應(yīng)用越來廣泛,并已成為減輕車身重量和提高車身碰撞強(qiáng)度及安全性能的重要途徑。熱沖壓模具作為一種新興的熱作模具,其不同于傳統(tǒng)熱作模具,需承受的溫度更高,交替熱應(yīng)力更大,更容易產(chǎn)生金屬熱疲勞裂紋甚至熱疲勞失效問題。研究熱沖壓模具的疲勞壽命可以降低沖壓成本提升市場競爭力。本文首先以熱沖壓模具為研究對象,根據(jù)超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形中的冷卻過程,對熱成型模具中的冷卻系統(tǒng)建立了有限元模型,對熱沖壓模具的熱應(yīng)力與熱變形的大小和分布進(jìn)行了研究。用ABAQUS對其保壓淬火階段進(jìn)行熱力耦合模擬仿真,通過基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)值模擬,考查了管道直徑、與上型面距離、兩管道間距、與側(cè)型面距離四因素對模具熱應(yīng)力與熱變形分布及其大小的影響。優(yōu)化了冷卻水管道的排布參數(shù),綜合考慮了多指標(biāo)因素不同水平下,影響熱沖壓模具熱應(yīng)力及熱變形大小的最優(yōu)冷卻水管道排布。最后對最優(yōu)的熱沖壓模具模型進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算,對其疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測,為熱沖壓模具的設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)參考。本文主要研究內(nèi)容由以下部分組成:第一部分:對熱沖壓模具進(jìn)行熱沖壓成形冷卻過程仿真,采用CATIA建立了簡化模型,后導(dǎo)入ABAQUS中進(jìn)行有限元分析,得到熱沖壓模具在保壓過程中的熱應(yīng)力和熱變形的分布及大小。第二部分:對熱沖壓模具的冷卻水管道排布進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),對影響熱應(yīng)力和熱變形分布及大小的管道排布四因素:管道直徑、與上型面距離、兩管道間距、與側(cè)型面距離進(jìn)行了設(shè)計(jì)。建立了9組模型,最后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,得出了影響熱沖壓模具熱應(yīng)力及熱變形的最優(yōu)冷卻水管道排布。第三部分:對采用最優(yōu)冷卻水管道排布的熱沖壓模具模型進(jìn)行疲勞壽命分析,將最優(yōu)冷卻水管道排布的熱沖壓模具模型及應(yīng)力結(jié)果導(dǎo)入FE-SAFE軟件進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算,預(yù)測出了該模型下的熱沖壓模具疲勞壽命,為熱沖壓模具的設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)參考。
【關(guān)鍵詞】：熱沖壓模具 正交試驗(yàn) 數(shù)值模擬 疲勞壽命 ABAQUS FE-SAFE
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG305
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 選題背景9-11
• 1.2 超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓模具國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 熱沖壓模具國外研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 熱沖壓模具國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題主要分析方法及發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 有限元分析及發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.3.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.3 疲勞壽命預(yù)測方法及發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.4 熱沖壓模具的疲勞失效13-15
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容和問題15-16
• 1.5.1 課題研究目的15
• 1.5.2 課題研究主要內(nèi)容15-16
• 1.6 本章小結(jié)16-17
• 第二章 熱沖壓工藝原理及理論17-29
• 2.1 超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形技術(shù)17-21
• 2.1.1 熱沖壓成形原理17-18
• 2.1.2 熱沖壓工藝分類18-19
• 2.1.3 熱沖壓模具及熱沖壓冷卻技術(shù)19-21
• 2.2 流體力學(xué)基本原理21-24
• 2.2.1 理想流體、牛頓流體和非牛頓流體21-22
• 2.2.2 層流和湍流22-23
• 2.2.3 流體力學(xué)基本方程23-24
• 2.3 傳熱學(xué)基本原理24-25
• 2.3.1 導(dǎo)熱24
• 2.3.2 熱對流24-25
• 2.3.3 熱輻射25
• 2.4 熱沖壓模具傳熱分析及計(jì)算25-28
• 2.4.1 熱沖壓模具與冷卻介質(zhì)的對流換熱25-27
• 2.4.2 熱沖壓模具與板料之間的換熱27-28
• 2.4.3 熱沖壓模具與周圍環(huán)境之間的換熱28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 熱沖壓成形冷卻過程仿真29-37
• 3.1 引言29-30
• 3.1.1 CAD軟件選型29
• 3.1.2 有限元仿真軟件選型29-30
• 3.2 有限元模型的建立30-36
• 3.2.1 模型的描述30-31
• 3.2.2 建立熱沖壓模具簡化模型31-32
• 3.2.3 設(shè)置邊界條件及載荷32-34
• 3.2.4 有限元模型及網(wǎng)格劃分34
• 3.2.5 結(jié)果分析34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)37-44
• 4.1 正交試驗(yàn)正交表設(shè)計(jì)37-38
• 4.2 模型建立38-39
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)處理39-41
• 4.4 結(jié)果分析41-42
• 4.5 本章小結(jié)42-44
• 第五章 熱沖壓模具疲勞壽命分析44-62
• 5.1 疲勞壽命分析相關(guān)理論44-52
• 5.1.1 全壽命分析45-46
• 5.1.2 應(yīng)變疲勞46-48
• 5.1.3 疲勞累積損傷理論48-50
• 5.1.4 疲勞載荷譜處理50-52
• 5.2 疲勞仿真軟件選型52
• 5.3 疲勞壽命分析技術(shù)路線52-58
• 5.3.1 疲勞載荷譜的確定53-55
• 5.3.2 材料的S-N曲線55-57
• 5.3.3 應(yīng)力集中系數(shù)的選擇57
• 5.3.4 疲勞算法的選擇57-58
• 5.4 熱沖壓模具疲勞壽命分析58-62
• 5.4.1 導(dǎo)入有限元結(jié)果58-59
• 5.4.2 疲勞壽命結(jié)果及分析59-61
• 5.4.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 結(jié)論62-63
• 6.2 展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研情況68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 蔡玉俊;王玉廣;李國和;孫奇涵;;超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形CAE技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];鍛壓技術(shù);2011年04期

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4 李輝平;趙國群;張雷;賀連芳;;超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓及模內(nèi)淬火工藝的發(fā)展現(xiàn)狀[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2010年03期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周全;汽車超高強(qiáng)度硼鋼板熱成形工藝研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

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