论文部分内容阅读
近年来,汽车轻量化已经成为汽车行业发展的趋势。差厚板是一种新型的汽车用板材,由差厚板生产的汽车零部件可以在满足安全性的前提下实现减重。本文以常用的汽车用钢HC340La为原料,研究差厚板在不同工艺下力学性能随压下率的变化规律。为制备差厚管,提出了 UOE成形工艺,在此基础上对其进行UOE成形建模,利用有限元软件对成形工艺进行仿真分析,最后以一汽某车型仪表板管梁的轻量化应用为背景,进行模态分析和强度验证,为实现差厚管的应用提供参考。主要研究内容如下:（1）对HC340La差厚板过渡区进行离散化处理,将2.2mm厚的原料板轧制不同厚度后采用同一退火工艺。由于压下率不同,回复和再结晶程度不同,压下率在20%～45%之间的板料在低温退火时强度呈现出上凸型的变化规律,而在高温工艺下,则是下凹型的变化规律。研究了 HC340La低合金高强钢差厚板在同一退火工艺下不同厚度板料力学性能随压下率的变化规律,为实际生产提供参考。（2）以生产原材料为HC340La的差厚管为基础,提出了 UOE成形工艺并建立合适的有限元模型进行仿真分析。对于薄区厚度1.0mm,厚区2.0mm的两段式差厚管开口度随其过渡区位置改变而变化,且开口度厚区小于薄区;当过渡区位于板料中间位置时,薄区开口度最大,达到28mm。三段式差厚管两等厚区（1.0mm和2.0mm）存在协调变形,厚区会抑制薄区的回弹;三等厚区（1.2mm、1.6mm、2.0mm）的开口度变化与厚度分布有关。1.6mm厚区域强度最高,回弹最大,对2.0mm和1.2mm厚度区域影响较大。不同厚度区域板料存在协调变形,三个厚度会出现不同的回弹现象。（3）参考模拟结果,设计了差厚管的UOE成形模具设备,制备了薄区1.0mm,厚区2.0mm的两段式差厚管,并比较模拟值与实测值的开口度,两结果变化趋势相同,且模拟值与实测值误差在10%以内,满足后续生产对开口度的要求。通过UOE成形方法生产的差厚管梁成功应用在某车型的仪表板横梁总成上。（4）以一汽某车型的仪表板横梁的轻量化设计及模态分析为背景,根据管梁的实际受力状态,采用五种不同的差厚管优化设计方案,利用MSC.NASTRAN有限元软件对差厚管横梁总成进行模态分析,五种方案在达到减重8%和满足强度安全的前提下,各阶模态值与目标值最大误差为2.4%,满足对模态的要求,为差厚横梁的轻量化应用提供了基础数据。