汽车轻量化高强度钢板成形性能研究

论文摘要

当今汽车工业面临着来自于能源、环境和安全问题的巨大挑战。为了满足日趋严格的环保和节能要求,降低汽车燃油消耗、减少汽车有害物排放已成为业界的主攻方向,而减轻汽车自身重量又是汽车降低油耗和减少排放的有效措施之一。因此,汽车轻量化对于节约能源、减少排放、实现可持续发展战略具有十分积极的意义。本文对DC04、DC06、DP450、DP600、B180H1及MS6000这几种典型的汽车用高强度钢板的成形性能进行了研究,通过单向拉伸试验得到高强度钢板的力学性能参数(σs、σb、n、r、δgt、δ及屈强比等),并通过杯突试验得到评价高强度钢板胀形性能的指标IE值。结果表明,先进高强度钢板与传统低碳钢相比具有更加优良的力学性能和较好的成形性能;使用经验模型对高强度钢板的成形极限进行了预测,所得结果具有较强的实用价值;对高强度钢板的强化机制进行分析,根据其强化机理可以更好的预测其成形性能并指导实际生产;并对高强度钢板的加工硬化能力、烘烤硬化性能以及抗凹陷能力进行了研究,依据高强度钢板的性能特点将其应用于汽车覆盖件上取得了很好的效果并达到了车身减重的目的。通过对高强度钢板的金相组织进行观察,并对拉伸试样的断口形貌进行分析,进一步了解其强化机理和断裂机制。结果表明,高强度钢板优异的力学性能和成形性能归因于其特有的显微组织结构,另外通过显微组织形貌来评估高强度钢板成形性时应考虑其宏观变形情况,将二者结合起来共同分析其成形性能。利用Dynaform软件对高强度钢板的杯突试验进行了成形过程的有限元数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合,并尝试将高强度双相钢板DP450应用于汽车门外板件,并对其冲压成形过程进行数值模拟,通过对工艺参数的调整,最终得到满意的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 高强度钢板简介与研究现状
• 1.2.1 高强度钢板的性能特性及应用
• 1.2.2 高强度汽车钢板的品种
• 1.2.3 高强度钢板的国内外研究现状
• 1.3 有限元分析技术在汽车覆盖件冲压成形中的应用
• 1.4 本文研究的内容
• 第二章 高强度钢板成形性能研究
• 2.1 单向拉伸试验
• 2.2 杯突试验
• 2.3 成形极限图FLD
• 2.4 高强度钢板强化机制研究
• 2.5 高强度钢板加工硬化性能研究
• 2.6 高强度钢板烘烤硬化性能与抗凹陷性能研究
• 2.6.1 高强度钢板烘烤硬化性能研究
• 2.6.2 高强度钢板抗凹陷性能研究
• 2.7 本章小结
• 第三章 金相组织观察与断口形貌SEM 分析
• 3.1 金相组织观察
• 3.2 拉深断口形貌SEM 分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 汽车用高强度钢板冲压成形的CAE 模拟分析
• 4.1 板料成形过程分析与有限元分析软件简介
• 4.1.1 板料成形性分析
• 4.1.2 有限元分析软件简介
• 4.2 冲压成形中材料问题的研究
• 4.2.1 数值模拟中的单元选择与材料本构模型
• 4.2.2 材料参数与成形条件对冲压成形过程的影响
• 4.2.3 冲压成形中存在的主要缺陷及对策
• 4.3 杯突试验模拟
• 4.3.1 三维建模软件简介
• 4.3.2 模型建立与杯突试验模拟
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 高强度钢板应用于汽车覆盖件的CAE 分析实例
• 4.4.1 数模建立与CAE 模拟
• 4.4.2 模拟结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢