基于塑性演化的非关联Hill48屈服准则及其在超高强DP钢板中的应用

针对超高强DP钢板在复杂加载条件下的塑性行为,采用一种考虑塑性演化的非关联Hill48屈服准则,实现了以较简单的屈服方程准确地预测DP钢屈服及后继屈服轨迹的目的。通过0°、45°和90°方向的单拉实验和复杂加载比例的十字形试件双拉实验,获得了超高强DP1180钢板的基本力学性能参数和拉伸屈服轨迹,采用不同的屈服准则对实验屈服轨迹进行预测。研究表明,考虑塑性演化的非关联Hill48屈服准则对DP1180钢板初始屈服轨迹的预测精度与Yld2000-2d屈服准则预测精度相近,而且还能以同等的精度预测后继屈服轨迹,可以超高强DP钢板屈服及后继屈服行为的精确表征,可应用于超高强DP钢板材冲压成形过程的有限元分析、模具设计和工艺优化。

基于BP神经网络的DP980钢板本构关系

为了准确描述双相钢温热条件下的本构关系,以DP980钢板为研究对象,采用单向拉伸实验获得了不同温度(300~500℃)、材料方向(与轧制方向呈0°、45°和90°)下钢板的流动应力。以实验温度、材料方向和真实应变作为输入参数,真实应力作为输出参数,建立了DP980钢板流动应力的BP神经网络预测模型,同时通过最小二乘拟合法获得了不同温度下DP980钢板的Voce本构模型,并与BP神经网络模型的预测精度进行对比。结果表明,DP980钢板不仅具有负温度敏感性,还随温度升高呈现出明显的各向异性;BP神经网络预测模型相比于Voce模型可以更精确地预测出DP980钢板在不同温度和材料方向下的流动应力。

DP780高强钢板的弯曲凹模圆角曲形优化

针对冲压成形过程中模具磨损及零件表面黏模等问题,以DP780高强度钢板U型弯曲成形为例,采用有限元数值模拟及工艺试验相结合的方法,对弯曲成形模具凹模圆角区域进行磨损区域预测及凹模圆角优化设计。研究结果表明:基于FEM-Archard磨损模型预测的弯曲成形黏模区域与试验结果相吻合;凹模圆角和形状对模具圆角表面磨损深度影响很大,凹模圆角半径越大,磨损深度越小;偏差-椭圆弧比标准圆弧、椭圆弧具有更好的抗成形黏模性能。

DP590镀锌钢板电阻点焊熔核形成过程温度场数值模拟

基于SORPAS软件,对1.4 mm厚的DP590镀锌钢双层板电阻点焊熔核形成过程进行了数值模拟,并对比不同焊接参数下熔核尺寸的模拟值与实测值。结果表明,在电极压力4 k N、焊接电流8.4 k A、焊接时间20 cyc参数下,最高温度在两钢板接触界面处,峰值温度为1 808℃;模拟了DP590镀锌钢板电阻点焊过程中形核的不同阶段熔核附近温度场分布情况,得到了钢板和电极的峰值温度随时间变化曲线;随着焊接电流的增加,熔核尺寸呈现逐增加的趋势,模拟结果与实测结果吻合,但在小电流条件下以及大电流飞溅条件下,模拟值与实测值误差仍较大。

DP590钢薄板单道次焊接区的组织和性能

在不同焊接参数下分别通过Φ3 mm E4303碳钢焊条(/%:≤0.12C、≤0.25Si、0.30～0.60Mn)和Φ1mm H10MnSi焊丝(/%:0.14C、0.65～0.95Si、0.80～1.10Mn)对3.8 mm DP590钢薄板(/%:0.07C、0.45Si、1.61 Mn)进行手工电弧焊接和CO_2气体保护焊接,并利用ZEISS光学显微镜、LEICA显微硬度计分别对焊接接头的组织和显微硬度进行了观察和分析。结果表明,在焊缝区手工电弧焊焊缝组织为沿柱状晶分布的先共析铁素体和珠光体,CO_2气体保护焊为针状铁素体和少量贝氏体,在粗晶区手工电弧焊为贝氏体和先共析铁素体,CO_2气体保护焊为板条马氏体和贝氏体,且其粗晶区晶粒尺寸大于手工电弧焊;采用CO_2气体保护焊,选择较大的热输入,焊缝和粗晶区的魏氏组织消失;显微硬度最大值均出现在粗晶区,手工电弧焊的热影响区宽度小于CO_2气体保护焊。

模拟确定DP590钢的点焊参数

本文基于ANSYS软件平台、建立了点焊1／2轴对称有限元模型，以汽车轻量化材料DP590薄钢板为例，对其点焊热电耦合过程做分析。计算得到接触电阻，考虑了相变潜热、边界条件及随温度变化的材料性能参数，对结果分析比较得到了合理熔核尺寸，从而获得1mm厚DP590薄钢板的最适宜点焊电流及加热时间，并对结果做了分析探讨。

汽车用1000 MPa级DP钢电阻点焊接头组织性能分析

以1 mm厚的DP1000钢板为研究对象,对其进行不同工艺条件下的电阻点焊,并对焊接接头的显微硬度、拉伸结果、断口形态及显微组织进行分析。结果表明:DP1000钢电阻点焊接头的熔核区微观组织为粗大的板条状马氏体,呈柱状晶形态,热影响区的微观组织主要为板条状马氏体和奥氏体;点焊接头的强度会随着电流、电极压力的增加先增加后下降,随着焊接时间的增加而增加;拉剪实验的断裂位置为焊点和热影响区,热影响区断口存在大量的韧窝和少量准解理台阶,属于混合型断裂;接头显微硬度熔核最高,其次为热影响区,母材最低。

高强度汽车板的烘烤硬化特性

综述了烘烤硬化钢板(BH)、双相钢板(DP)和相变诱发塑性钢板(TRIP)烘烤硬化特性研究的最新进展,并展望了今后几年我国高强度汽车板的烘烤硬化特性研究工作。

DP600高强钢板V型弯曲回弹性能研究

DP600高强钢板是汽车轻量化过程中用量较多的一种板材。通过LCJ-150型电子式拉扭试验机测试了DP600高强钢板的屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率等力学性能。对DP600高强钢板进行了90°和120°自由弯曲及一定校正力下的V型弯曲试验,分析了相对弯曲半径r/t对回弹角Δα大小的影响。采用最小二乘法线性拟合了弯曲回弹角与相对弯曲半径的关系,将弹性模量及屈服强度代入拟合公式后,得到了DP600高强钢板在90°和120°弯曲时的回弹公式,且该式可以用于高强钢板模具设计。

焊接工艺对DP780钢板焊缝形貌和组织性能的影响

为降低车身重量,提高装配精度,近年来汽车用先进高强钢板大量采用拼焊工艺。采用固体脉冲Nd:YAD激光发生器对DP780钢板进行拼焊焊接,借助金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等手段,研究了不同脉冲频率、脉冲宽幅、焊接电压对DP780拼焊板焊缝形貌和组织性能的影响。结果表明:脉冲频率从8 Hz增加到15 Hz时,焊缝表面更为光滑,组织中贝氏体含量逐渐增多,马氏体含量逐渐减少;脉冲宽幅从8 ms增加到15 ms时,焊缝的宽度逐渐增大,而且热影响区的范围也在逐渐增大,组织中马氏体含量逐渐增多,贝氏体含量逐渐减少;焊接电压从250 V增加到280 V时,焊缝缺陷逐渐增多,热影响区和焊缝宽度逐渐增加,组织中贝氏体含量逐渐增多、马氏体含量逐渐减少。焊接电压对焊缝形貌的影响最为显著,综合考虑各个因素,焊接电压250 V、脉冲频率15 Hz、脉冲宽幅8 ms的焊接工艺为DP780拼焊板最佳焊接工艺。

DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量分析

为了研究工艺参数对高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量的影响规律,以旋压件的壁厚分布、直线度以及圆度均值作为评价指标,基于有限元分析软件ABAQUS对DP600高强钢板单道次拉深旋压成形过程进行数值模拟研究,并进行了试验验证。结果表明:在高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形过程中,随着旋轮进给比f、旋轮圆角半径rρ以及旋轮与芯模间相对间隙值δ的增大,其壁厚分布的均匀性逐渐变好,直线度逐渐增加;圆度均值呈先减小后增加的趋势,并且均存在一最小值;当f=0.5 mm·r-1、rρ=10 mm及δ=-5%时,DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形时的质量最优。

一种基于黏弹性理论预测DP600钢板滞后回弹的新模型

通过加载不同预应变和保压时间获得了DP600钢板的室温滞后回弹响应.基于黏弹性理论,采用309 MPa恒应力室温蠕变实验,获得了预测滞后回弹过程的蠕变柔量函数.基于DP600钢板室温弹性和塑性加载响应,修正了线黏弹性本构方程的积分下限,将柔量函数与修正的应力率函数进行卷积,获得了影响滞后回弹过程的加载历史效应.再将加载历史应变波形与卸载脉冲叠加,获得不同预变形量的滞后回弹应变预测值.结果表明,滞后回弹初期应变率较高,之后应变率逐渐降低;随着预应变的增加,滞后回弹应变的绝对值逐渐递增,并且滞后回弹占总回弹比例逐渐增加;滞后回弹预测方向与瞬时回弹方向相同,与加载方向相反;相同时间段内,蠕变回弹应变比滞后回弹应变明显降低,与滞后回弹实验相比,蠕变恒应力与蠕变回弹应变的比值随预应变的变化规律呈现出良好的线性关系;基于黏弹性理论的修正模型所得到的预测值接近实验测量值,并能够较好地反映实验变化规律.

双相钢冲压成形应变路径影响规律研究

设计特征盒形件,使其包含双拉、拉-压、平面应变以及双线性应变路径,反映了覆盖件成形中常见的应变路径状态。通过正交试验方法,分析了工艺参数(压边力、摩擦系数、板厚)对其成形过程中特征区域应变路径影响的显著性,并得出了显著因素对应变路径的影响趋势。初步取得了控制DP600高强钢成形过程中特征区域应变路径的方法,为控制DP高强钢成形质量提供了有力的指导。

考虑成形损伤的DP980钢板GISSMO失效模型开发及试验验证

以第3代超高强钢DP980为研究对象,设计6种特征拉伸试样来获取不同的应力状态,以及应变路径下的极限应变,开发GISSMO失效模型并完成试样级别的仿真标定,同时基于单向拉伸试样的对标获取网格尺寸修正系数。以理论推导的方式计算帽形梁的折弯损伤,确定折弯半径,设计帽形梁准静态三点弯曲试验和帽形梁动态轴向压溃试验,基于已开发的GISSMO失效模型,利用DYNA完成帽形梁折弯仿真并获取折弯后的初始损伤,最后引入初始损伤并完成试验的仿真对标。结果表明,考虑初始损伤后,GISSMO失效模型的仿真结果与试验结果更吻合,表明在发生较大的加工初始损伤时必须考虑成形初始损伤。

轿车后部加强板回弹问题的补偿方法

针对采用DP600高强钢的大众某车型的车后部加强板在进行模具开发时回弹量大、零件形状精度低等问题,开展了零件拉延、修边、翻边、整形的全工艺流程CAE仿真分析,得到了零件的回弹特征,通过采取模具补偿的方案进行回弹控制,最后经试验测量验证改善效果明显。

双相钢冲压成形应变路径控制方法研究

通过对盒形件特征点应变路径的提取,验证了正交实验方法应用于应变路径变化趋势的可靠性。并在此基础上,初步取得了控制DP高强度钢成形过程中特征区域应变路径的方法。

基于ABAQUS模拟的高强钢弯曲半径对弯曲性能的影响研究

双相钢是新型实用的先进高强钢,由于其成形性能好、应用前景广阔,逐渐成为汽车用钢的重要构成部分,而其弯曲性能则是评判材料成形性的重要标准之一。应用ABAQUS模拟软件对DP980钢板90°角弯曲试验过程进行了仿真模拟,并通过3点弯曲试验对仿真结果进行验证,研究了不同厚度下安全弯曲时的最小弯曲半径。研究结果表明,一定厚度条件下,弯曲半径越小,钢板越不容易成形。对于厚度为1. 75 mm的DP980钢板,弯曲半径为4 mm时,弯角处无裂纹产生;而当弯曲半径减小为1. 25mm时,弯角处出现裂纹,则可知该厚度下其安全成形的最小弯曲半径在1. 25～4 mm之间。

冲压速度对车身钢板U型弯曲回弹的影响

为明确冲压速度对回弹的影响规律,采用试验及数值模拟方法研究了冲压速度为0.05～50 mm·s^-1时SPCC和DP780车身钢板U型弯曲回弹量的变化情况,并分析了冲压速度对回弹的影响机理。试验结果显示：DP780钢板的回弹量高于SPCC钢板;SPCC钢板的回弹量随着冲压速度的增加而减小,DP780钢板的回弹量随着冲压速度的增加而增大。为提高成形部件的尺寸精度,需要考虑冲压速度对不同材料回弹行为的影响。数值模拟结果显示：SPCC钢板的回弹行为对应变速率不敏感,因为受惯性影响在侧壁区的上侧和下侧切线应力有较大差异;而DP780钢板受应变速率强化的影响,对回弹行为很敏感。

高强钢板零件落料冲孔连续模具设计

汽车后拖钩支架零件的材料为高强钢板DP600,是汽车轻量化过程中用量较多的一种材料。通过分析其零件特征,制定了连续模落料冲孔折弯成形翻边整形冲孔的冲压工艺。针对其中的连续模落料冲孔工序,设计了复合排样,使其材料利用率达到71.56%;并在连续模具中设计两个工位分别对零件进行冲孔落料;计算冲裁力、设计模具刃口尺寸及模架结构;选择机械压力机STD-300为冲压设备;设计了冲孔落料连续模的卸料装置、浮料装置和支撑结构,以便落料件和废料分别从模具两侧排出。在模具制造中,对主要工作部件采用镶块结构,便于模具的调试。试验结果表明,使用该模具生产的零件尺寸精度符合图纸要求,生产节拍大于30次·min-1。

DP590钢和AA6061铝合金自冲铆接接头的成形质量及静力学性能

为了探究DP590钢和AA6061铝合金自冲铆接接头的成形质量和静力学性能,采用有限元软件Simufact Forming和利用自冲铆接设备分别进行了自冲铆接成形的模拟和试验验证,并对接头进行了静拉伸测试。结果表明:当连接板叠放顺序相同时,随着钉腿长度在一定范围内增加,接头成形质量具有更好的变化趋势。在钉腿长度相同时,上、下连接板分别为DP590钢和AA6061铝合金的接头的自锁长度大于叠放顺序互换后的接头的自锁长度,钉腿长度为6.0 mm时,组号2接头的自锁长度最大。连接板的叠放顺序是影响接头自锁长度的最主要因素,且有限元模拟与试验验证结果一致。组号2和3接头的最大静载荷值分别大于组号2E和3E接头,且组号2的接头的抗拉伸性能最好。自锁长度是影响接头静力学性能最重要的参数。从宏观形貌观察,接头拉伸失效形式均为自锁失效;从典型拉伸失效断口的微观组织发现,上连接板断口呈韧窝结构,下连接板铆钉孔自锁处有大量的微颗粒,这是因为自冲铆接接头拉伸失效时在自锁部位发生了严重的微动磨损。