磁場處理對高強度鋼拼焊板衝壓性能的影響機制研究

《磁場處理對高強度鋼拼焊板衝壓性能的影響機制研究》是依託武漢理工大學，由宋燕利擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁場處理對高強度鋼拼焊板衝壓性能的影響機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋燕利
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

高強度鋼拼焊板衝壓技術是實現汽車輕量化目標的重要途徑，提高高強度鋼拼焊板衝壓性能是輕量化高強度鋼套用發展亟待解決的關鍵技術問題。本項目擬利用磁場處理提升高強度鋼拼焊板衝壓性能。通過理論研究、實驗測試和有限元模擬，宏微觀分析相結合，建立高強度鋼拼焊板磁場處理微觀組織演化模型，闡明磁場作用下高強度鋼拼焊板衝壓性能與其巨觀力學性能、微觀組織演變之間的內在聯繫，揭示磁場處理提升高強度鋼拼焊板衝壓性能的機制，建立磁場處理高強度鋼拼焊板成形極限和回彈協調控制方法，形成基於磁場處理的高強度鋼拼焊板衝壓技術設計方法。本項目研究將高強度鋼拼焊板衝壓性能的提升，從傳統上單純依賴衝壓工藝最佳化，拓展到藉助外磁場處理技術來實現；從考慮巨觀塑性成形推進到綜合分析宏、微觀變形相互作用，對於形成高強度鋼拼焊板衝壓性能磁場處理技術工程科學理論，促進高強度鋼拼焊板在輕量化汽車零部件中的套用具有重要的學術價值和現實意義。

結題摘要

針對高強度鋼拼焊板衝壓性能較差技術難題，本項目提出藉助外磁場處理提升高強度鋼拼焊板衝壓性能新技術，並開展了相應的基礎理論研究。基於電磁場、溫度場、塑性力學和相變理論，建立了高強鋼拼焊板焊接/磁處理/衝壓力學模型與有限元模型，研究了磁場對高強鋼拼焊板等材料微觀組織、力學性能、成形性能和服役性能的影響規律，揭示了磁處理提升材料組織性能的內在機理，為高強鋼拼焊板、軸承鋼等的先進磁處理工藝套用提供了科學依據和技術方法。 首先開發了高強鋼拼焊板磁處理裝備實驗平台，研究了磁場參數對材料磁感應強度、磁力線分布的影響規律。針對高強鋼拼焊板、軸承鋼等試驗材料，開展了物理力學性能參數測定和材料模型表征；建立由高斯面熱源和圓柱體熱源構成的面體組合熱源模型，並通過BP神經網路與遺傳算法GA對進行參數最佳化，實現了對雷射焊接溫度場和應力應變場的精確模擬。在此基礎上，建立了高強鋼拼焊板焊接/磁處理/衝壓物理力學模型與有限元模型，研究了磁處理對材料微觀組織、殘餘應力、力學性能、成形性能和服役性能的影響規律，通過磁疇演化和位錯演化機制揭示了磁處理提升材料組織性能的內在機理。 在項目研究中共發表標註基金號的論文9篇，其中SCI索引論文4篇，EI索引5篇，中文核心論文3篇，國內外會議論文2篇。培養磁場處理技術相關方向碩士、博士研究生3人。申請中國發明專利4項，其中授權2項。參加國際學術會議3次、國內學術會議2次。 通過本項目的研究，探索了藉助外磁場處理提升高強度鋼拼焊板衝壓性能新技術，研究了磁場作用下高強鋼拼焊板組織性能的變化規律和內在機理。在本項目研究成果基礎上，拓展了研究材料和成形工藝，實現了基礎理論及前沿技術的拓展與創新。本項目對於提高高強鋼拼焊板在輕量化車身上的套用程度和磁處理技術水平具有重要的學術價值和實際意義。