高强钢激光拼焊板成形极限图的试验与预测研究

论文摘要

高强钢激光拼焊板结合了高强度钢和拼焊板两者的优势,具有减轻车身重量、提高汽车安全性、降低制造成本等众多优势,目前已成为汽车轻量化的重要实施手段。高强钢激光拼焊板成形性能的好坏是其能否成功应用的重要指标。成形极限图是用来评价板料成形性能的一个综合指标,它一直广泛应用于实际生产中。研究高强度钢激光拼焊板成形极限图对于车身轻量化设计、仿真分析和实际生产等方面具有重要的指导意义。本文从试验建立和有限元模拟预测两个方面对高强钢激光拼焊板成形极限图进行了研究。第二章阐述了板料成形有限元模拟理论及激光拼焊板建模技术,最后确定了高强钢激光拼焊板成形的有限元模拟方法。第三章采用半球凸模胀形法进行了高强钢激光拼焊板成形极限试验。基于有限元模拟进行了成形极限试件形状和尺寸的设计,以获得拼焊板在不同应变状态下的极限应变;采用ARGUS应变测量系统分别测得各个试件的极限应变值,并标绘成高强钢激光拼焊板的成形极限图。第四章运用有限元模拟法对高强钢激光拼焊板成形极限图进行了计算,建立了在有限元模拟中预测拼焊板发生颈缩的新准则——厚度梯度准则,并基于该准则计算了高强钢激光拼焊板的成形极限,计算结果与试验数据吻合较好。从而证实了基于厚度梯度准则有限元计算高强钢激光拼焊板成形极限的方法的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高强钢概述及激光拼焊板成形技术
• 1.2.1 高强钢概述
• 1.2.2 激光拼焊板成形技术
• 1.3 成形极限图的概念及应用
• 1.3.1 成形极限图的概念
• 1.3.2 成形极限图的应用
• 1.4 激光拼焊板成形极限图的国内外研究现状
• 1.4.1 国内外研究现状
• 1.4.2 存在的主要问题
• 1.5 本课题选题意义及主要研究内容
• 第二章 有限元模拟理论与激光拼焊板有限元模拟方法
• 2.1 引言
• 2.2 有限元模拟技术的发展
• 2.3 板料成形有限元模拟理论及关键技术
• 2.3.1 有限元模拟理论
• 2.3.2 板料成形有限元模拟关键技术
• 2.4 激光拼焊板建模技术
• 2.4.1 学者的研究
• 2.4.2 刚性连接
• 2.5 激光拼焊板成形的有限元模拟过程
• 2.5.1 模具和毛坯的几何造型
• 2.5.2 前处理工作
• 2.5.3 数值模拟分析方法
• 2.5.4 后处理工作
• 2.6 本章小结
• 第三章 高强钢激光拼焊板FLD的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验方案及原理
• 3.2.1 试验方案
• 3.2.2 试验原理
• 3.3 试验设备与模具
• 3.3.1 试验设备
• 3.3.2 试验模具
• 3.4 试验材料
• 3.5 基于有限元模拟的FLD试件设计
• 3.5.1 FLD试验的有限元建模
• 3.5.2 FLD试件的确定
• 3.6 试样表面坐标网格印制
• 3.7 试验过程与结果
• 3.7.1 试验条件
• 3.7.2 试验过程
• 3.7.3 应变测量
• 3.7.4 试验结果与讨论
• 3.8 本章小结
• 第四章 高强钢激光拼焊板FLD的预测研究
• 4.1 引言
• 4.2 DYNAFORM软件概况
• 4.3 厚度梯度准则的建立
• 4.4 激光拼焊板FLD的有限元计算方法
• 4.5 激光拼焊板FLD的有限元计算过程
• 4.5.1 有限元仿真模型的建立
• 4.5.2 FLD模拟计算过程分析
• 4.6 计算结果与试验结果的比较
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文