《考慮載入歷史的熱衝壓成形破裂預測及消除方法研究》是依託大連理工大學,由鄭國君擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮載入歷史的熱衝壓成形破裂預測及消除方法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄭國君
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高強度鋼板的熱衝壓成形技術是當前實現汽車車身輕量化的重要途徑之一。與傳統冷衝壓成形技術相比，熱衝壓產品具有強度高、幾乎無回彈等優點，但高溫作用下高強度鋼板的彈性模量和抗拉強度下降，且與模具間的摩擦係數增大，導致破裂加劇。熱衝壓成形過程涉及到複雜的熱-力-相變等多物理場耦合和多尺度問題，基於簡單線性載入得到的熱成形極限圖並不能準確地預測熱成形破裂，因此，考慮載入歷史的熱衝壓成形破裂的準確預測及解決方案是亟需解決的問題。本課題擬針對熱衝壓成形中的破裂問題，採用試驗與仿真相結合的手段，重點研究：（1）非線性載入的應變路徑對熱成形極限的影響規律；（2）破裂趨勢的量化方法；（3）建立金屬流動調節量與成形工藝參數的對應關係。本研究的科學意義為實現對基於線性載入的熱成形極限補充，明確消除熱衝壓成形破裂缺陷的調節參考量，為消除高強度鋼板的熱衝壓破裂缺陷提供理論和技術支撐。
結題摘要
高強度鋼板的熱衝壓成形技術是當前實現汽車車身輕量化的重要途徑之一。中錳鋼是一種高強度(1000–1500 MPa)、高延伸率(10–30%)、且具有很好強塑積(≥29,000MPa%)的第三代車用高強度鋼板，有望取代過去十來年套用最廣泛的22MnB5熱成形鋼板。由於中錳鋼與22MnB5鋼的組成、微觀組織等均不一樣，因此，建立中錳鋼熱成形基礎材料參數資料庫，建立其數值模擬仿真流程對於中錳鋼的實際工業套用是非常必要的。 本課題基於中錳鋼，針對其熱衝壓成形中的成形性（破裂）問題，在以下幾方面做了重點研究並取得了相關的研究成果： （1）通過高溫下中錳鋼的基礎力學試驗，獲得了高溫下中錳鋼的彈性模量、泊松比、高溫應力應變曲線、熱擴散係數及比熱容等參數，建立了高溫下中錳鋼的材料參數資料庫，並通過建立相應的有限元模型，校核了中錳鋼熱衝壓成形數值模擬計算所必需的參數； （2）通過熱成形極限設備進行了高溫下中錳鋼的熱成形極限試驗，基於LSDYNA進行二次開發建立基於應變歷史的破裂預測模型，對中錳鋼高溫下的斷裂準則進行參數校核，並以實際汽車用零件進行了對標驗證； （3）建立了中錳鋼熱成形工藝參數與金屬流動調節量之間的關係，形成了一套有效消除中錳鋼熱成形破裂的工藝方法； （4）通過方盒衝壓試驗和仿真模擬分析，從壓邊力、初始成形溫度及模具幾何參數等成形工藝條件方面對中錳鋼和22MnB5進行了較為完善的對比研究，並從成形後零件的巨觀力學性能和微觀組織方面證明了中錳鋼在熱成形中相較於22MnB5的一些優勢。 本課題研究成果為實現第三代高強度鋼板中錳鋼替換傳統的22MnB5鋼板提供了有效的理論基礎和技術支撐，對促進中錳鋼在汽車輕量化中的工業套用具有重要意義。本項目的部分研究成果為：發表SCI論文4篇，其中第一作者第一標註2篇，第二標註1篇，第三標註1篇；發明專利授權1項，申請發明專利1項（第一作者）。
