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双相钢激光拼焊板兼有双相钢板与激光拼焊板技术的优点,可以减轻车身重量,提高汽车抗冲撞性。但是随着钢材强度的提高,其延伸率下降、成形性能也大大降低,在常温下难以成形。近年来,板料的温塑性成形方法开始得到广泛使用,可以运用到双相钢激光拼焊板成形中以提高其成形性能。
本文在双相钢激光拼焊板温单拉实验研究的基础上,将拼焊板有限元模拟技术和热力耦合分析方法相结合,建立了双相钢激光拼焊板温成形热力耦合有限元分析模型,对双相钢激光拼焊板盒形件的等温拉深和差温拉深工艺进行了数值模拟,并设计了温成形模具进行温拉深实验来验证本文所建有限元模型的正确性。本文主要研究内容如下:
1)概述了有限变形弹塑性本构方程的推导过程,并详细介绍了变形与传热耦合技术的基本理论,包括传热分析的有限元公式及其求解方法,变形与传热耦合分析技术,为双相钢激光拼焊板温成形热力耦合有限元分析提供了理论基础。
2)基于ABAQUS软件平台,建立了双相钢激光拼焊板温成形热力耦合有限元分析模型,对双相钢激光拼焊板盒形件的等温拉深和差温拉深工艺进行仿真。对不同温度和不同厚度比下等温拉深的模拟结果进行分析,得到了焊缝、温度和母材厚度比对等温拉深的影响。通过对差温拉深工艺的模拟,得到了差温拉深的温度分布规律以及凸模温度对差温拉深的影响规律。改变冲压工艺参数进行温拉深数值模拟,研究了各工艺参数分别对室温拉深、等温拉深和差温拉深工艺的影响规律,并运用正交实验方法优化了各工艺参数,得到了最优工艺组合。
3)参考模拟结果以及实际的设备条件,设计和制造了盒形件温成形模具,制定了相应的工艺方案,对双相钢激光拼焊板盒形件进行了温拉深实验,从而验证了数值模拟结果的准确性,并研究了在实际温拉深工艺中,工艺参数(温度、冲压速度、压边力和润滑条件)对双相钢激光拼焊板温成形的影响规律。结合盒形件在不同温度下及不同部位的微观组织分析,从微观角度解释了温度效应和变形程度对双相钢温成形性能的影响。通过实验得到了一些温成形工艺参数及生产经验,为双相钢激光拼焊板的生产应用提供了一定的理论基础与实践指导。