随着汽车工业对轻量化和碰撞性能要求的不断提高,热冲压硼钢因为其较高的比强度以及良好的成形性被越来越广泛地应用到汽车车身结构件上。热冲压技术能有效解决高强钢成形过程中容易开裂、尺寸控制困难的技术瓶颈,但也存在生产节拍慢、模具寿命低等问题。作为高温板料的成形和淬火工具,模具是解决上述问题的关键。因此,针对热冲压成形仿真方法及模具疲劳寿命的研究对热冲压技术在更广阔层面的推广应用有着重要意义。本文针对热冲压模具设计了一种准确高效的热-力顺序耦合仿真方法以及疲劳预测方法,分析模具失效原因以及模具结构、材料和热冲压工艺对模具寿命和板料性能的影响。主要的研究工作包括:测量模具材料的热物性、力学性能、高温疲劳性能,为建立仿真模型提供准确的参数。搭建实验平台测量高温板料和模具间的接触传热,将热力耦合有限单元法和迭代优化相结合反求接触热传导系数,为热冲压模具热力耦合仿真建模提供准确的边界条件。基于热力解耦思想建立一种兼顾精度和效率的仿真模型:将热-力解耦分别求解,利用3D刚体网格单元进行顺序循环仿真,求解稳定变化的模具温度场;利用Dynaform模拟热冲压成形过程,获得模具和板料间的相互作用力;将两者分别作为热、力边界条件建立模具结构强度仿真模型,为此专门设计了一种精确的基于节点号进行自动加载的程序,将接触力施加到3D模具网格上。最后基于热力耦合结果和模具材料的S-N疲劳特性曲线在n Code中进行疲劳失效分析。对热冲压全流程中模具的温度场、热应力场、机械应力场、热机械耦合应力场展开研究,探究模具疲劳失效的根本原因;分析模具结构、模具材料以及热冲压工艺对模具危险点的应力状态、寿命及板料冷却效果的影响,通过优化热冲压工艺,缩短保压时间、延长模具寿命,实现热冲压成本的降低。