变截面薄板的冲压成形性能研究

论文摘要

本文对变截面板(包括拼焊板和连续变截面板)这一新形式的板材的冲压成形性能进行了系统的研究。首先,对材质为DC06和DC03的母材及变截面板进行了拉伸试验、杯突试验、拉深试验以及断口扫描试验等基础性研究,应用数值模拟对等厚板及拼焊板成形过程进行了分析,以掌握拼焊板在不同成形条件下的变形规律。①拉伸试验表明:拼焊板焊缝角度小于一定范围内时,失效发生在焊缝上;随着厚度差增加,失效发生在焊缝上的趋势有所减小;当失效发生在焊缝上时,断裂面与焊缝约成90°;焊缝角度大于一定的角度时,失效发生在薄侧母材上。随着薄侧母材所占比例的增加,整体成形性能有所提高。连续变截面板随着厚度差的增大,延伸率有所降低,但仍具有较高的延伸性,且随着厚度差进一步增加会出现二次断裂现象。②拼焊板拉伸断口形貌显示:材质为DC06的拼焊板断口均为韧窝断裂;随着焊缝角度的增加,断口中韧窝尺寸增大,且断口韧窝由等轴形韧窝变椭圆形韧窝,最后又变为等轴形韧窝。③杯突试验表明:随着厚度的增大,母材的杯突值IE增加。同种材质的拼焊板IE值小于母材的IE值。厚度差及焊缝位置是焊缝移动的主要影响因素。④拉深试验表明:焊缝的存在明显降低了拼焊板的整体拉深成形性能,并且在拉深的过程中焊缝处表现出明显的各向异性。焊缝两侧板材变形不均匀,从杯底中心位置到杯口位置,焊缝由向厚侧母材移动转变为向薄侧母材移动。连续变截面板的极限拉深比(LDR)随厚度差的增大呈先增大后减小的趋势,最小压边力增大,最大工作载荷减小。拼焊板与连续变截面板具有相似的成形特点,但连续变截面板具有更优越的成形性,成形质量高,应用更广泛。⑤数值模拟结果显示:应用试验为基础的真实焊缝模型比应用简化的刚性连接焊缝模型模拟出来的结果更接近实际。数值模拟在考虑材料自身和拼焊板焊缝处所表现出来的各向异性时,与实际还存在一定的误差。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 变截面板的特点
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 本课题的研究目的及内容
• 1.5 研究的可行性
• 2 变截面薄板单向拉伸实验
• 2.1 引言
• 2.2 变截面板单向拉伸实验设计
• 2.2.1 实验规定及设备
• 2.2.2 实验材料及试样方案
• 2.3 拼焊板拉伸实验结果及分析
• 2.3.1 拉伸实验结果及分析
• 2.3.2 失效理论分析
• 2.3.3 拉伸实验失效结果分析
• 2.3.4 拉伸实验试样断口形貌分析
• 2.4 连续变截面板拉伸实验结果及分析
• 3 拼焊板杯突实验
• 3.1 引言
• 3.2 杯突实验原理
• 3.3 杯突实验方案
• 3.3.1 实验规定及设备
• 3.3.2 实验试样方案
• 3.4 杯突实验结果与分析
• 4 变截面薄板拉深实验
• 4.1 引言
• 4.2 拉深变形理论
• 4.3 拉深实验方案
• 4.3.1 实验规定及试验装置
• 4.3.2 试样制备及操作规范
• 4.4 拉深实验结果与分析
• 4.4.1 拼焊板拉深试验结果分析
• 4.4.2 连续变截面板拉深实验结果分析
• 5 拼焊板数值模拟
• 5.1 引言
• 5.2 杯突实验的数值模拟
• 5.2.1 杯突实验模型建立
• 5.2.2 材料模型的建立
• 5.2.3 杯突模拟结果及分析
• 5.3 拉深实验的数值模拟
• 5.3.1 拉深有限元模型建立
• 5.3.2 拉深模拟结果分析
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录