差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳的理论与数值模拟研究

论文摘要

激光拼焊板成形技术是汽车轻量化的一个重要发展方向。母材性质差别以及焊缝的存在改变了传统单一板材塑性成形中的流动规律,使得差厚激光拼焊板在拉伸成形中的失稳表现出其独有的特点,拼焊板拉伸失稳研究面临着新的挑战。作为拼焊板成形工艺分析和工艺设计的有效工具,拼焊板成形极限曲线的建立在拼焊板实际应用中具有非常重要的地位。成形极限曲线不仅是在生产中直接用于指导生产工艺,而且更作为拉伸失稳判据广泛应用于板料成形数值模拟领域中。拼焊板成形过程数值模拟是提高拼焊板冲压生产的制造精度和敏捷度的关键技术。将激光拼焊板成形极限曲线的理论建立方法与激光拼焊板成形过程数值模拟技术相结合研究激光拼焊板的成形性能具有重要的学术意义和工程意义。本文将理论分析方法与数值模拟技术相结合,基于B170P1规格的差厚高强钢激光拼焊板,对差厚激光拼焊板的拉伸失稳展开研究。本文首先对板料塑性变形的基本理论和成形过程有限元分析方法进行简要概述;接着分析了差厚拼焊板拉伸失稳特点及规律,建立差厚激光拼焊板拉伸失稳的理论分析模型,并基于该拉伸失稳理论分析模型提出差厚激光拼焊板拉伸失稳极限应变的理论计算方法,给出拼焊板焊接区材料参数的获取方法,理论计算了0.7mm/1.0mm组合B170P1钢差厚激光拼焊板的成形极限曲线;然后基于Dynaform对凸模胀形试验成形模具和差厚激光拼焊板进行有限元建模,将以上理论计算获得的成形极限曲线作为失效判据引入Dynaform,对差厚激光拼焊板的拉伸失稳过程进行有限元仿真研究;最后对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形实冲试验,研究其失稳及应变分布特点,并建立该激光拼焊板的试验成形极限曲线,将试验数据与以上理论研究结果和仿真结果相比较,验证了本文研究方法的正确性、有效性。根据本文提出的差厚激光拼焊板拉伸失稳的理论分析模型和理论结合仿真手段分析差厚激光拼焊板拉伸失稳的研究方法,可以为各种厚度组合的差厚激光拼焊板拉伸失稳的研究提供参考,拼焊板拉伸失稳的理论分析方法与有限元仿真技术的结合可以方便、快捷地预测拼焊板的成形性能,缩短激光拼焊板研发、应用周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 拼焊板拉伸失稳研究现状
• 1.2.1 试验研究
• 1.2.2 有限元数值模拟研究
• 1.2.3 理论研究
• 1.3 当前研究中存在的问题及本文的研究方向
• 1.4 本文的研究方法及程序
• 第二章 板料拉伸失稳理论及有限元分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 板料塑性变形的力学理论基础
• 2.2.1 板料塑性变形的应力特点
• 2.2.2 板料塑性变形的应变特点
• 2.2.3 屈服准则
• 2.2.4 塑性变形的应力-应变关系
• 2.3 板料成形过程有限元分析方法
• 2.3.1 有限单元分析方法概述
• 2.3.2 板料成形过程有限元分析方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 拼焊板拉伸失稳理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 拼焊板拉伸失稳理论模型的建立
• 3.3 拼焊板成形极限的理论计算
• 3.3.1 焊接区参数的确定
• 3.3.2 理论计算方法与流程
• 3.3.3 计算结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 拼焊板拉伸失稳的有限元仿真与试验验证
• 4.1 引言
• 4.2 拼焊板拉伸失稳有限元建模
• 4.2.1 胀形成形模具设计
• 4.2.2 板料成形参数设置
• 4.3 拼焊板理论FLC在数值模拟中的应用
• 4.3.1 拼焊板FLC在Dynaform模拟软件中的引入
• 4.3.2 拼焊板胀形成形过程数值模拟结果分析
• 4.4 拼焊板拉伸失稳的试验验证
• 4.4.1 拉伸失稳试验
• 4.4.2 理论计算结果与试验结果的比较
• 4.4.3 仿真结果与试验结果的比较
• 4.5 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