《高強度鋼板熱成形關鍵力學問題研究》是依託大連理工大學,由胡平擔任醒目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高強度鋼板熱成形關鍵力學問題研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：胡平
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全球環境與能源問題的日趨惡化，使汽車的輕量化研究成為當今國際汽車行業和學術界的最熱點的研究方向和永恆的研究主題之一。轎車車身重量占整車重量的相當大比重，減小白車身自重是降油耗及減排放的最有效措施之一。高強度鋼板的熱成形技術，是當今製造更節能、更安全轎車車身的最佳途徑。本項目將針對轎車車身關鍵結構零部件輕量化設計製造所亟待解決的關鍵力學問題，諸如：涉及熱－力－相變耦合多物理場和多尺度本構方程的建立，具有尺度效應的微觀與巨觀材料與力學參數的實驗測定，相變膨脹、應變率和熱邊界摩擦相關的多物理場彈塑性大變形有限元方法，以及輕量化車身典型結構件的碰撞安全性力學分析與性能最佳化等，凝練科學問題，開展多學科的聯合研究，為熱成形工藝生產線和熱成形件的模具製造提供強有力的力學基礎支撐。
結題摘要
全球環境與能源問題的日趨惡化，使汽車輕量化研究成為當今國際汽車行業和學術界的最新研究方向和永恆的研究主題之一。高強度鋼板的熱成形技術，是當今製造更節能、更安全轎車車身的最佳途徑。該技術涉及到了十分複雜的金屬材料熱-力-相變等多物理場耦合和多尺度問題，以及熱邊界摩擦非線性力學問題，使得這項新技術的理論研究比常溫下的常規金屬板材冷衝壓成形研究具有更大的難度。針對這一現狀，本項目對典型高強度硼鋼材料22MnB5進行了大量的高溫力學性能宏、微觀實驗，研究了高強度鋼板連續快速冷卻與相變條件下熱、力及相變耦合的多物理場塑性流動準則及成形能力，構建了宏、微觀結合的多尺度熱塑性大變形本構理論模型；在此基礎上，建立了基於動力顯式和靜力顯式兩大類算法的熱塑性成形大變形有限元算法；通過實驗檢測和理論分析推導了考慮板料上下表面接觸的熱傳導溫度分布模型和三維實體的四面體溫度場模型，使之能夠更加真實地模擬熱衝壓合模的熱邊界條件和熱傳導條件對模具冷卻效果和板料淬火過程的仿真和最佳化，成功將上述理論模型引入自主研發的熱成形數值仿真模擬軟體KMAS/HF（King Mesh Anaysis System/Hot Forming）中，實現了熱成形關鍵力學問題研究的成果轉化。同時，本項目還對典型熱成形車身關鍵零部件碰撞安全性結構拓撲最佳化進行了研究，採用量綱分析法建立了熱成形高強度鋼冷卻速率-強度硬度規律指數模型，通過實驗和典型算例比較各種仿真分析列式在問題最佳化求解效率，可行域性態特性等的優劣，確定了對所研究問題最為合適的虛擬“樣機”流程列式，本項目對高強鋼熱成形關鍵力學問題進行了全面深入的研究，進而為解決車身輕量化採用的高強度鋼板熱成形工藝所面臨的力學難題提供了有共性意義的理論、方法和關鍵技術。
