高強鋼板熱衝壓三維成形極限圖的構建理論與套用研究

《高強鋼板熱衝壓三維成形極限圖的構建理論與套用研究》是依託湖南大學，由崔俊佳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高強鋼板熱衝壓三維成形極限圖的構建理論與套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：崔俊佳
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

高強鋼板熱衝壓技術是實現汽車輕量化，達到節能、減排的有效途徑。熱衝壓件的成形性通常採用成形極限進行判定，然而常規熱衝壓成形極限由多條等溫成形極限線組成，難以描述變溫過程鋼板的成形性，且現有的成形極限圖沒有考慮相變行為對熱衝壓件成形性的影響。項目以B1500HS高強鋼為研究對象，揭示高強鋼板熱變形材料流動規律、推導熱成形指數，建立考慮溫度、應變速率和相變行為的本構方程。採用DIC技術獲取高強鋼板相變溫度以上的極限應變值，基於M-K理論和本構方程對材料相變溫度以下的成形極限線進行構建，研究相變行為對熱成形極限的影響。基於熱成形極限數據，採用神經網路和插值算法構建三維成形極限圖。設計盒型件熱衝壓模具，通過工藝試驗對三維成形極限圖進行定性、定量評估。本項目旨在探索高強鋼相變行為對熱成形極限的影響規律，建立適用於高強鋼板熱衝壓的成形極限圖，為國產高強鋼在現代汽車領域的套用奠定基礎。

結題摘要

高強鋼板熱衝壓技術是實現汽車輕量化，達到節能、減排的有效途徑。熱衝壓件的成形性通常採用成形極限進行判定，然而常規熱衝壓成形極限由多條等溫成形極限線組成，難以描述變溫過程中鋼板的成形性，且現有的成形極限圖沒有考慮相變行為對熱衝壓件成形性的影響。項目以B1500HS高強鋼為研究對象，揭示高強鋼板熱變形材料流動規律、推導熱成形指數，建立考慮溫度、應變速率和相變行為的本構方程。主要研究內容包括：基於DIC技術的高強鋼板熱成形極限研究；熱衝壓三維成形極限圖的構建；典型件熱衝壓過程數值模擬及試驗研究等。經過對本項目研究內容的深入探索，得到如下重要結果：採用DIC技術獲取了高強鋼板相變溫度以上的成形極限曲線，基於M-K理論和本構方程對材料相變溫度以下的成形極限線進行獲取，同時研究了相變行為對熱成形極限的影響。基於獲得的熱成形極限數據，採用神經網路和插值算法構建三維成形極限圖；建立了描述熱衝壓過程的多場耦合數值模型（熱、力、相、流），研究了成形參數、模具參數等對材料流動性的影響；形成了一套基於拓撲最佳化技術的熱衝壓模具設計方法，開發了類B柱典型零件熱衝壓模具，並搭建了流速可控、溫度可測的熱衝壓工藝試驗平台，實現對有限元模型的驗證；基於三維成形極限圖的概念，將成形後板料的應變點與成形極限線的距離進行量化，並將其定義為裕度，運用三維成形裕度雲圖有效地評價了某汽車B柱零件的熱成形效果；將熱衝壓成形極限圖進一步推廣，建立了與板料厚度相關的三維成形極限圖，TRB前縱梁成形性能的有效評價驗證了所建立的厚度相關的三維成形極限圖的可行性。本項目圍繞高強鋼熱衝壓這一主旨，開展了包括探索高強鋼相變行為對熱成形極限的影響規律，建立適用於高強鋼板熱衝壓的成形極限圖等基礎研究，以及典型熱衝壓零件模具的設計和開發的套用型研究，基於研究成果，發表了4篇論文，其中SCI檢索3篇，申請國家發明專利8項，授權4項，培養了研究生4名。