基于Gissmo失效准则的DP590双相钢和热成形钢的断裂特性研究

首先对车身上常用的DP590双相钢和热成形钢进行了6种不同应力三轴度下的试验研究,获取了材料的基本力学特性。使用Ludwike硬化模型获取了材料颈缩后的真实塑性应力-真实塑性应变曲线,并通过对比颈缩较小的纯剪切工况仿真模拟结果与试验结果验证了外插曲线的正确性。通过仿真逆向优化的方式,使用LS-OPT软件获取了可以描述材料非线性损伤的Gissmo失效模型参数。为快速准确地获取模型参数,提出了一种获取待优化参数初始值并采用不同应力三轴度区间开展模型系数优化的方法。最后,开展了未参与优化的60°拉剪和R 6缺口工况的仿真模拟,仿真结果与试验结果一致,从而验证了模型参数的正确性。

22MnB5/DP590不等厚单脉冲电阻点焊接头组织

通过显微组织观察和硬度测试等方法,采用单脉冲电阻点焊连接技术研究不同的焊接时间和焊接电流条件下不等厚度22MnB5/DP590点焊接头组织特征及其变化规律,并利用JMatPro热力学模拟软件对DP590和22MnB5母材的电阻率和导热率等热物理参数进行计算。结果表明,点焊接头的熔核区为粗大的板条马氏体;两侧热影响区按照原奥氏体晶粒大小可分为粗晶区和细晶区;当焊接电流为8.5 kA、焊接时间为160 ms时,22MnB5侧的热影响区出现液化裂纹;随着焊接时间的增加,熔核直径先增加后下降,母材两侧的压痕率均增加,且22MnB5侧的压痕率大于DP590侧的压痕率,熔核向DP590侧偏移;随着焊接电流的增加,熔核直径增加,压痕率先增加后保持不变,熔核偏移有所改善;熔核区和热影响区显微硬度高于母材,其中22MnB5热影响区显微硬度最高。

DP590双相钢电阻点焊熔核形成过程的数值模拟

基于SORPAS软件,针对DP590双相钢建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,通过数值模拟定量揭示了双相钢点焊熔核的生长以及焊接热输入对熔核形成的影响,进而预测了典型点焊规范参数下的熔核尺寸,并通过实验验证了所建模型和计算结果的可靠性.结果表明:在一定的电极压力和焊接电流条件下,随着加热时间增加,点焊熔核经历了塑性粘连-产生熔核-熔核迅速长大-熔核缓慢长大的过程;随着点焊热输入的增加,熔核中心的最高加热温度升高,熔化温度以及奥氏体化温度以上的停留时间均延长,有利于奥氏体的均匀化以及熔核长大;由于数值模拟时对点焊飞溅考虑不足,使得在焊接电流较大时,计算所得熔核尺寸明显大于实测值,而在中、小焊接电流时熔核尺寸的模拟结果与实验结果较吻合.研究结果对汽车轻量化生产中双相钢的焊接具有指导意义.

韧性断裂准则参数标定及其在DP590中的应用

为研究DP590高强钢板材的韧性断裂力学性能,以DF2012韧性断裂准则为理论基础,设计6种包含不同应力状态的拉伸试样来获取材料的塑性流动和断裂参数,采用一种实验-模拟混合方法标定韧性断裂准则的参数.准确地描述材料发生断裂前的塑性行为是韧性断裂准则参数标定的关键,以新提出的各向异性Drucker屈服准则和一种修正的Voce硬化准则表征DP590的塑性行为,使用Fortran语言将该本构模型编译为VUMAT子程序嵌入ABAQUS仿真软件中进行试样的拉伸模拟.实验和模拟对比表明,所构建的本构模型可以准确地预测不同试样沿着轧制方向各个角度的力程曲线.在拉伸实验和标定的本构模型基础上,标定DF2012韧性断裂准则的参数并构建DP590在应力三轴度和断裂应变二维空间中的断裂轨迹.与3种经典的韧性断裂准则Cockcroft-Latham、Clift和Rice-Tracey进行比较,使用Fortran语言将DF2012韧性断裂准则和本构模型一起嵌入ABAQUS仿真软件对不同试样的断裂进行模拟,结果表明:基于实验-模拟混合法标定的DF2012韧性断裂准则能够合理地构建DP590的断裂轨迹曲线和准确地预测不同应力状态下拉伸试样断裂的发生.

DP590双相钢焊接的数值模拟与试验测试

采用ANSYS大型通用有限元分析软件,利用APDL语言对3.8 mm厚DP590双相钢板对接焊的焊接温度场进行了模拟计算,将生死单元技术和体生热率相结合来模拟焊缝的逐步填充过程和焊接热输入.为了验证模拟计算结果的准确性,进行了3.8mm厚DP590双相钢板的对接焊试验,焊接方法选用焊条电弧焊,利用热电偶、XSR30无纸记录仪测定了距离焊缝不同位置处的温度变化.结果表明,计算的温度场和试验测得的温度场变化规律基本一致.利用ANSYS计算焊接温度场来预测实际焊接过程中焊件的温度变化是可行的.

DP590钢两道次焊接温度场数值模拟与试验验证

针对汽车用材DP590钢,采用有限元技术,运用参数化编程语言和生死单元技术,对该钢的二氧化碳气体保护单面双道焊接进行数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下的焊接试验结果比较.结果表明,用有限元数值模拟方法得到的温度场分布规律与实测温度值基本一致;后道次的热循环对热影响区的组织有较大影响;由于再热温度对两道次焊接过程有较大影响,后道次开始焊接温度控制在200℃左右对DP590两道次焊接过程比较合理.

预压缩对DP590汽车钢板疲劳性能影响研究

为分析压缩变形对钢板疲劳性能的影响规律,对汽车用DP590钢板热轧原始态与预压缩10%后的疲劳性能和断口形貌进行试验研究。结果表明:施加10%的预压缩变形后材料的疲劳极限从热轧原始态的282提升到312 MPa,增幅达到10.6%。同时,对两种状态下的试样断口进行分析,清晰可见起源区、扩展区和瞬断区。疲劳裂纹的萌生皆始于试样的角部,瞬断区存在大量韧窝和长度不等的显微裂纹。

热轧DP590双相钢焊接接头组织的研究

研究了焊条电弧焊与半自动CO2气体保护焊方法对DP590热轧双相钢焊接接头微观组织的影响,并测定了焊接接头的硬度。通过对2种焊接方法的焊接接头在焊缝区、熔合区、过热区、完全重结晶区、不完全重结晶区的微观组织对比分析表明,采用半自动CO2气体保护焊方法对DP590热轧双相钢焊接时,可以得到更为细小均匀的微观组织,且热影响区较窄。

热处理对汽车用DP590双相钢组织和力学性能的影响

研究了热处理对汽车用DP590双相钢组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,双相钢组织中马氏体岛平均等效圆直径和面积分数增加,当退火温度820℃时,平均等效圆直径和面积百分数分别达到1.82μm和19.21%;随着退火温度的增加,双相钢抗拉强度逐渐降低,屈服强度逐渐增加,最佳退火温度为800℃,此时抗拉强度为642 MPa,屈服强度为326 MPa,伸长率为21.9%。DP590双相钢最佳时效处理制度为320℃保温10min,此时抗拉强度为644MPa,屈服强度为331 MPa,伸长率为24.5%。

AZ61镁合金/DP590镀锌钢异种金属TIG熔钎焊工艺研究

以AZ31镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ61镁合金和DP590镀锌钢板进行了连接。结合光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等研究了焊接电流对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,当焊接电流较小时,接头钎焊区域存在大量未被焊合的孔洞和缝隙,接头结合强度较低。随着焊接电流增大,镁/钢界面有均匀、连续的钎焊反应层生成。当焊接电流为80 A时,接头具有最大的剪切强度243 MPa,断裂发生在接头熔焊区,断口表现为典型的塑性断裂特征。

DP590高强度板拉深成形应变路径规律研究

以某盒形件为例,以有限元分析软件Dynaform为平台,建立DP590高强度板拉深成形有限元模型,研究凸模圆角半径及摩擦系数对拉深成形应变路径的影响。结果表明:适当增大圆角尺寸可有效提高成形性能,增大摩擦系数减小材料流动,不利于高强度板的成形。

DP590双相钢焊接温度场数值模拟

运用Ansys有限元分析软件,建立DP590双相钢对接接头温度场有限元模型.用体生热率做热源与生死单元技术相结合来模拟焊接热输入和焊缝的填充过程并进行计算,得到焊接温度场及热循环曲线.通过DP590双相钢焊接试验进行验证,对比实验数据与模拟数据,结果显示,模拟结果和试验得到的温度场的数据基本一致,证明可以用模拟计算预测焊接过程的温度变化.

功率密度对DP590钢激光焊缝熔深及组织的影响

目的研究相同热输入(功率/速度)下激光功率密度(功率/光斑面积)变化对焊缝熔深及组织的影响。方法在保持热输入不变的条件下,对不同功率下1.8 mm厚的DP590钢板进行光纤激光焊接试验,在光学显微镜下检测不同条件下的熔深,在扫描电镜下观察不同条件下的焊缝组织。然后,采用FLOW-3D软件对不同条件下焊接熔池/小孔行为与激光能量吸收进行了计算研究。结果随着功率密度的增加,焊缝熔深总体不断递增,但在速度为0.055 m/s和0.065 m/s时突变。结论通过模拟发现,匙孔吸收的能量影响了焊缝熔深变化。同时,焊缝冷却速率随着焊缝吸收能量的增加而降低,使得焊缝区马氏体组织大小出现差异。

DP590双相钢和6082铝合金异种金属激光焊接头组织与性能研究

对1.2 mm厚的DP590双相钢和6082铝合金进行钢上铝下搭接形式的异种金属激光焊接试验。结果表明:当激光功率为2700 W,焊接速度为30 mm/s,离焦量为0 mm时可以获得较好质量的接头;在焊缝界面处形成了Fe Al和Fe3Al等脆性金属间化合物;接头的抗剪强度为23.7~31.5 MPa;接头焊缝中心的硬度值最高,且从母材侧进入焊缝区域时存在一个明显的硬度值跃升界面。

基于正交试验法研究DP590点焊工艺

通过正交试验法研究DP590冷轧板电阻点焊性能。以剪切载荷为评价指标,通过极差分析和方差分析,研究工艺参数影响点焊接头拉剪载荷的显著程度,并获得DP590冷轧板的最优工艺参数,测量接头的熔核直径并分析其失效模式,观察接头显微组织。结果表明,焊接电流对剪切载荷的影响最为显著,其次为焊接时间,电极压力影响较小;最优工艺参数为:焊接电流8.5 k A,焊接时间360 ms,电极压力3.6 k N;当焊接电流大于5.5 k A时,接头失效模式均为熔核剥离失效;熔核区显微组织为板条状马氏体和贝氏体,热影响区组织为细小马氏体。

DP590镀锌板电阻点焊工艺

通过测量点焊接头的外观尺寸,检测接头剪切力、硬度,观察焊点显微组织,研究试验条件下DP590镀锌板的电阻点焊性能,并确定点焊电流的上限值。结果表明:随着点焊电流的增大,焊点的外观尺寸呈增大趋势,持续延长点焊时间,焊点外观尺寸先增加后减小;焊点的外观尺寸及剪切力均符合相关标准,压痕深度略大,不宜用于重要结构;熔核区的硬度值最大,达到HV380;熔核区显微组织为板条状马氏体与铁素体,热影响区显微组织为细小马氏体+铁素体;DP590镀锌板的电阻点焊性能良好,点焊电流上限值为11.2 k A,此时的焊接时间应选12~16周。

DP590镀锌钢板富氩气保焊搭接接头组织和性能研究

通过富氩气体保护焊方法,采用直径为1.2 mm的ER70S-6实芯焊丝对1.4 mm厚的DP590镀锌钢板进行搭接焊,并对搭接接头的金相组织进行了观察,对接头拉伸剪切强度、显微硬度等力学性能进行了测试。结果表明,接头不完全正火区主要组织为铁素体+马氏体+少量的粒状贝氏体,细晶区主要组织为粒状贝氏体,粗晶区主要组织为粒状贝氏体+板条铁素体+少量针状铁素体,焊缝组织主要为针状铁素体+先共析铁素体。焊接接头的拉剪强度均在629 MPa以上,断裂位置位于母材,即焊缝的实际拉剪强度高于母材强度。焊缝平均硬度最高,热影响次之,母材最低。

用新装置测定DP590钢的凝固相转变曲线

利用自行开发设计的高温凝固相转变测定装置,研究了DP590钢在不同冷速下的高温凝固相转变过程,得到了凝固过程中液相（L）到高温铁素体（δ）再到奥氏体（γ）的相变温度,并绘制了该钢的凝固相转变（SPT）曲线。结果表明：当冷速为0.006℃·s-1时,该钢δ相转变开始温度在1 520~1 535℃之间,结束温度在1 490℃左右;冷速增至0.33℃·s-1时,δ相转变开始温度降至1 510~1 520℃之间,结束温度在1 480~1 490℃之间;γ相转变开始温度为1 460℃之上,结束温度在1 435℃以下;随着冷速的增大,相转变模式会发生变化,相图会向下移动,各相变反应的温度区间减小。

DP590双相钢单面点焊接头超声信号及力学性能分析

运用超声波水浸聚焦入射法对1.5 mm的DP590双相钢单面点焊接头进行超声C扫描成像检测,分析不同焊接电流下的超声C扫图像特征及超声C扫描图像中不同区域对应的A扫信号的变化规律,并对点焊接头进行拉伸-剪切试验,测试接头的力学性能。结果表明:通过观察超声C扫描与超声A扫信号的变化,能够很好地观察点焊接头的内部形貌特征,检测到焊接缺陷的位置与大小;随着焊接电流的逐渐增大(12.5~14.5 k A),接头熔核直径呈递增趋势,对应的失效载荷均值从5549.5 N增加到9258.49 N;当焊接电流增加到15 k A时,接头的熔核直径增大,但由于焊接飞溅的产生,接头的失效载荷和能量吸收值都呈递减趋势。

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。