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汽车门框的生产包括滚压、点焊、切割、拉弯等多道工序,拉弯后的回弹会直接影响到汽车门框的生产质量,目前对拉弯回弹的研究已有很多,但主要倾向于对拉弯参数、型材截面、材料力学性能等方面的研究,很少考虑在实际生产过程中前一道工序或前几道工序叠加后对拉弯回弹带来的影响。为更进一步提高汽车门框生产质量,本文利用有限元软件 ANSYS对汽车门框的点焊及拉弯回弹进行模拟分析,研究了点焊残余应力及焊点失效对拉弯回弹稳定性的影响,并提出相应的措施。相关研究对于提高汽车门框生产效率与品质、降低成本具有积极的实际意义,对于型材拉弯回弹稳定性以及点焊过程的研究也具有重要的参考价值。研究内容主要包括: (1)拉弯过程的应力分布及点焊过程热应力分析。基于拉弯变形的基本理论,拉弯过程型材的应力分布与板材的不同之处,以及型材拉弯过程弹塑性应力的变化,求解了拉弯过程弹塑性应力方程以及包括热传导方程与热弹塑性应力关系的点焊过程控制方程,为点焊及拉弯过程模拟提供理论依据。 (2)点焊及拉弯过程模拟。通过对汽车门框模型进行简化并建模,根据点焊、拉弯回弹分析的不同要求,选择多种单元格进行网格划分,再将设定的焊点最高温度以体载荷形式施加于各焊点处,得出点焊过程的温度分布,经足够冷却后得到相应的热残余应力。然后以点焊的残余应力为初始条件,固定汽车门框两端,移动成形模具将汽车门框拉弯到相应位置,查看其弯曲过程的应力变化及分布,随后撤离模具,汽车门框自由回弹,得到汽车门框拉弯成形后的弯曲量和弯曲过程的应力分布,为拉弯回弹稳定性分析提供依据。 (3)焊点失效对拉弯回弹稳定性的影响。以不施加温度载荷的焊点为失效焊点,通过将汽车门框焊点逐一设置为失效,余下焊点仍进行点焊、拉弯及回弹的模拟,对比分析所得回弹量与无焊点失效时回弹量。对每个失效焊点进行多次重复模拟求取平均值,并进行均方差计算,然后分析失效焊点位置与回弹量大小、分布的相关性,为在实际生产中稳定汽车门框的拉弯回弹量,提升其品质提供依据与参考。