輕量化金屬板材成形——力學表征與數值模擬

輕量化金屬板材成形——力學表征與數值模擬

《輕量化金屬板材成形——力學表征與數值模擬》是2023年機械工業出版社出版的圖書,作者是閔峻英等。

基本介紹

  • 中文名:輕量化金屬板材成形——力學表征與數值模擬
  • 作者:閔峻英等
  • 出版時間:2023年6月
  • 出版社:機械工業出版社
  • ISBN:9787111727521
  • 類別:圖書>工業技術>金屬學與金屬工藝
  • 開本:16 開
  • 裝幀:平裝-膠訂
內容簡介,編輯推薦,圖書目錄,前言,

內容簡介

本書結合作者近十餘年在輕量化金屬板材成形領域的多項科研成果,聚焦學術界和企業廣為關注的汽車用輕量化金屬板材的力學行為與成形性能,詳細介紹了先進高強度鋼、鋁合金等多種輕量化金屬板材的加工硬化行為、隨動硬化行為、屈服行為、頸縮成形極限、斷裂極限、邊部開裂、斷裂韌性等力學行為與關鍵成形性能,並闡述了相關理論基礎與當前的進展。書中根據近年來提出的先進方法,依託豐富的試驗數據,講解了測試與表征輕量化金屬板材力學行為與成形性能的各種試驗方法、關鍵測試步驟及試驗數據的處理等內容,拓展了對輕量化金屬板材力學行為與成形性能認知的深度與廣度。
本書對汽車輕量化金屬板材成形製造的技術創新具有重要意義,為廣大汽車主機廠及其零部件供應商、鋼鐵企業、鋁合金企業的工程技術人員,科研機構從事輕量化材料研究的工作人員及高等院校從事相關研究的師生提供了理論基礎和技術指導,對支撐金屬板材、汽車等行業的發展和技術進步有重要參考價值。

編輯推薦

本書對汽車輕量化金屬板材成形製造的技術創新具有重要意義,對支撐金屬板材、汽車等行業的發展和技術進步有重要參考價值
書中拓展了對輕量化金屬板材力學行為與成形性能認知的深度與廣度。

圖書目錄

前言
第1章緒論1
11輕量化金屬材料1
12金屬板材成形的基礎力學理論6
121應力分析6
122應變分析10
123應力—應變關係12
13金屬板材的成形性能14
131加工因素14
132材料因素15
133常見成形缺陷15
134成形性能15
14DIC技術與先進力學表征測試方法概述17
141DIC技術概述17
142基於DIC的先進力學表征測試方法概述19
15有限元仿真及材料模型22
151有限元仿真在金屬板材成形中的套用22
152有限元仿真中的材料模型23
參考文獻25
第2章金屬板材的加工硬化行為及其表征28
21加工硬化行為28
211加工硬化理論28
212加工硬化階段29
213加工硬化模型30
22表征測試方法32
221單向拉伸試驗32
222液壓脹形試驗34
223剪下試驗34
224面內扭轉試驗36
225彎曲試驗38
23試驗數據處理40
231單向拉伸試驗40
232液壓脹形試驗41
233剪下試驗43
234面內扭轉試驗44
235彎曲試驗44
24模型標定方法46
參考文獻49
第3章金屬板材的隨動硬化行為及其表征51
31隨動硬化行為51
311隨動硬化現象51
312隨動硬化模型52
32表征測試方法56
321拉伸—壓縮試驗57
322剪下—反剪下試驗59
323面內扭轉—反扭轉試驗60
324彎曲—反彎曲試驗61
33試驗數據處理62
331應變的獲取63
332應力—應變曲線64
333側向力的修正64
34YU模型參數標定65
341標定方法與流程66
342參數標定策略68
參考文獻74
第4章金屬板材的屈服行為及其表征76
41屈服行為76
42表征測試方法79
421脹形試驗80
422雙向拉伸試驗82
423疊層壓縮試驗85
43試驗數據處理88
431雙向拉伸試驗數據處理88
432屈服軌跡獲取90
44屈服模型參數標定90
441二階屈服模型的參數標定90
442高階屈服模型的參數標定91
參考文獻94
第5章金屬板材的頸縮成形極限及其表征100
51頸縮失穩行為與成形極限100
511頸縮失穩行為100
512成形極限的理論計算模型101
513成形極限的半經驗計算模型105
52表征測試方法107
521Marciniak試驗和Nakazima試驗107
522液壓脹形試驗109
523十字試樣雙向拉伸試驗110
524雙向拉伸—球頭脹形複合試驗110
525成形極限的簡化試驗方案111
53試驗數據處理113
531格線分析法113
532基於DIC技術的方法115
54成形極限的影響因素及其修正122
541非線性應變路徑的影響122
542板材彎曲(或曲率)的影響123
543厚向壓應力的影響124
參考文獻127
第6章金屬板材的斷裂極限及其表征131
61斷裂行為與斷裂極限131
611斷裂的類型131
612相關概念的介紹132
613斷裂模型的分類134
62表征測試方法137
621簡單剪下斷裂試驗137
622面內扭轉試驗139
623單向拉伸斷裂試驗141
624平面應變斷裂試驗142
625等雙向拉伸斷裂試驗146
626變應變(重複載入)路徑斷裂試驗146
63試驗數據處理153
631斷裂極限應變的確定153
632斷裂模型的標定155
64邊部斷裂敏感性及其表征156
641表征測試方法157
642數據處理161
參考文獻163
第7章金屬板材的斷裂韌性及其表征168
71斷裂韌性168
72表征測試方法169
721疊層衝擊試驗169
722三點尖冷彎試驗171
723三點尖冷彎主應變的線上DIC測量176
724三點尖冷彎厚向應變的線上DIC測量176
725三點尖冷彎的離線DIC測量177
73數據處理178
731疊層衝擊178
732三點尖冷彎常規數據處理179
733線上DIC數據處理180
734斷裂應變的離線測量181
735離線DIC數據處理183
74斷裂應變測量方法的比較與總結184
參考文獻184
第8章輕量化金屬板材成形數值模擬185
81U形件回彈數值模擬185
811MP980鋼U形件回彈數值模擬186
812QP980鋼U形件回彈數值模擬189
82M形件回彈數值模擬193
821有限元模型及邊界條件194
822QP1500鋼M形件回彈量測定方法195
823不同應變範圍曲線標定的YU模型參數對回彈仿真的影響196
824不同載入順序曲線標定的YU模型參數對回彈仿真的影響197
83某車型A柱成形數值模擬198
831有限元仿真模型介紹198
832試模試驗結果與仿真結果對比(板料形狀調整之前)199
833試模試驗結果與仿真結果對比(板料形狀調整之後)202
84柔性成形數值模擬203
841有限元模型及工具頭運動軌跡生成203
842工具頭運動軌跡策略對漸進成形的影響204
843定殘餘高度軌跡的試驗驗證205
85薄壁構件軸向壓潰數值模擬206
851有限元模型及邊界條件207
852仿真結果208
86基於GISSMO斷裂模型的零件三點彎曲數值模擬209
861GISSMO模型介紹210
862GISSMO有限元模型參數標定210
863格線正則化210
864GISSMO模型準確性驗證212
參考文獻214
附錄216
附錄A典型雙相鋼(DP)力學表征測試結果216
A1靜態力學性能216
A11加工硬化行為216
A12隨動硬化模型參數217
A13屈服軌跡與屈服模型218
A2動態力學性能219
A3成形性能220
A31成形極限220
A32邊部斷裂敏感性220
A4套用案例220
附錄B典型淬火延性鋼(QP)力學表征測試結果221
B1靜態力學性能221
B11加工硬化行為221
B12隨動硬化模型參數222
B13屈服軌跡與屈服模型222
B2動態力學性能223
B3成形性能224
B31成形極限224
B32斷裂極限224
B33邊部斷裂敏感性225
B4套用案例225
附錄C典型鋁合金(AA)力學表征測試結果225
C1靜態力學性能225
C11加工硬化行為225
C12屈服軌跡與屈服模型226
C2成形性能227
C3套用案例227

前言

由於節能減排和安全性等方面的要求,輕量化已經成為汽車領域長期的研究主題,新能源汽車的輕量化需求尤為迫切。汽車輕量化的三大技術路線包括輕量化材料、輕量化設計和輕量化工藝。根據《節能與新能源汽車技術路線圖20》,在未來15年內,先進高強度鋼和鋁合金等金屬板材仍然是車身的主要輕量化材料。掌握輕量化材料的力學行為與成形性能是進行輕量化設計和拓展輕量化工藝的前提。
輕量化金屬板材與低碳鋼等傳統金屬板材相比,其力學行為和成形性能更加複雜和多樣化。此外,由於數字圖像相關(DIC)技術的出現,近十年來金屬板材成形技術領域的表征技術發生了革命性的變化,使得人們能夠更深刻地認識輕量化金屬板材的力學行為與成形性能,並不斷推動著成形製造技術、汽車輕量化技術的發展。因此,對輕量化金屬板材的力學行為與成形性能的研究意義重大。
本書結合了作者研究團隊近十餘年在輕量化金屬板材成形領域的多項科研成果,聚焦學術界和企業均廣為關注的汽車用輕量化金屬板材的力學行為與成形性能,詳細介紹了先進高強度鋼、鋁合金等多種輕量化金屬板材的加工硬化行為、隨動硬化行為、屈服行為、頸縮成形極限、斷裂極限、邊部開裂、斷裂韌性等力學行為與關鍵成形性能,並闡述了相關理論基礎與當前的進展。書中根據近年來提出的先進表征方法,依託豐富的試驗數據,講解了測試與表征輕量化金屬板材力學行為與成形性能的各種試驗方法、關鍵測試步驟以及試驗數據的處理等內容,拓展了對輕量化金屬板材力學行為與成形性能認知的深度與廣度。
閔峻英教授負責本書所有章節的邏輯框架制定、內容選擇及全文修訂,林建平教授、連昌偉博士為本書撰寫提供了寶貴的修改意見及一線資料。本書的撰寫得到了課題組博士後和諸多研究生的支持,侯澤然、郭楠、劉張、侯勇、申逸菲、孔婕、王文垚分別作為參與人員完成了本書第1~8章的撰寫,何睿參與了第1章的撰寫,侯澤然和劉張也參與了附錄的撰寫。
本書的主要研究成果得到了國家重點研發計畫項目重點基礎材料技術提升與產業化重點專項“高性能超高強度汽車用鋼(項目編號2017YFB0304400)”、寶山鋼鐵股份有限公司、美國通用汽車全球研發中心、通用汽車中國科學研究院、泛亞汽車技術中心有限公司等的資助。
本書對汽車輕量化金屬板材成形製造的技術創新具有重要意義,為廣大汽車主機廠及其零部件供應商、鋼鐵企業、鋁合金企業的工程技術人員,科研機構從事輕量化材料研究的工作人員及高等院校從事相關研究的師生提供了理論基礎和技術指導,對支撐金屬板材、汽車等行業的發展和技術進步有重要參考價值。
後,由於筆者水平有限,且先進表征技術也在快速發展過程中,如有紕漏和不足之處,懇請大家批評指正。
閔峻英

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