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电沉积镍涂层钢板冲制成电池钢壳要经过多道工序,因此要求钢板具有较高的抗拉强度和延伸率,不会产生钢带断裂现象。同时,人们对镍涂层可靠性和使用寿命提出越来越高的要求,而镍涂层与基体的结合性能在很大程度上决定了涂层应用的可靠性和使用寿命。本论文采用理论分析和数值模拟对电沉积镍涂层钢板的界面结合强度及成形性能两个方面进行了研究,其主要内容如下:1、采用有限元法平面模型进行了模拟计算,得到了涂层与基体在界面上的应力场与应变场。计算结果表明,在冲压过程中,界面上的应力大小、拉压性质都是变化的,正应力在-10~10MPa之间,剪应力在-20~30MPa之间,并且涂层与基体的应变在变形过程中是比较匹配的。2、基于杯突试验法(埃里克森实验)的原理,运用板料的塑性成形理论,系统阐述和讨论了镍涂层钢板成形一般分析过程。本文建立了结合Mises屈服准则的双摩擦系数状态下的拉伸力学模型;推导了板料拉伸过程中的几何关系、钢板和涂层的应力应变关系;讨论了成形过程中凸缘变形区、凹模圆角区的应力状态和冲压力。3、运用显示动力算法对电沉积镍涂层钢板成形过程进行了模拟,得到了镍涂层和钢基体的应力场、应变场和厚度变化情况,结果显示当板料出现断裂时,镍涂层和钢基体的厚度变薄率分别达到了54%和52%;并对界面应力进行了分析后发现:界面的剪应力值在-4~6MPa之间,正应力值在-30~0.2MPa之间,界面剪应力和正应力值最大地方在凹模圆角处。4、采用Clift等人提出的韧性断裂准则与有限元分析软件相结合的原理,我们预测了镍涂层厚度为0.01mm、钢基体厚度为0.25mm的电沉积镍涂层钢板的IE值(12.5),并在LS-DYNA后处理器中形成成形极限图与Clift等人提出的韧性断裂准则所计算的结果进行比较,发现他们两者的数据基本一致。5、基于划痕试验法的原理,运用李和谢费的滑移线场理论,建立了涂层-基体界面结合力的理论计算方法,计算出0.01~0.09mm厚电沉积镍涂层的界面结合力,其数值为5.4~48.6N/mm,并运用有限元软件对该涂层的划痕过程进行了仿真,两者结果比较发现该解析解和有限元数值解有较好的一致性。通过本论文的研究,得到了电沉积镍涂层钢板的界面结合强度与成形性能,对电沉积镍涂层钢板的成形加工具有一定的指导作用。