高强度热轧钢板成形特性的理论研究

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1、高强度热轧钢板成形特性的理论研究摘要近年来，汽车业在我国蓬勃发展的同时也带来了不小的环境压力。降低能耗、减少排量、提高安全性能等要求已经成为汽车工业界首要解决的问题，高强度热轧钢板以其质量轻、强度高、成本较冷轧钢板低等优点，已被越来越多地应用于汽车结构件。但是，由于热轧钢板的成形性能差，回弹严重，传统冷轧钢板的成形性能评价体系并不完全适用，目前工程实际中多数仍采用冷轧钢板的成形参数来指导生产，这势必会造成偏差。本课题旨在确定一种适用于高强度热轧钢板的材料模型，从而使有限元仿真能尽可能准确地指导成形性能

2、评估模具的设计，进而得出一套完整的热轧钢板成形特性评估体系，指导工程实际应用。本文首先对材料的成形极限实验进行了有限元计算，对三类高强度热轧钢板(热轧酸洗QStE340TM、SAPH370和热轧镀锌ZStE260P)进行本构方程和屈服准则的适用性分析。比较上述三种材料在单向拉伸、平面应变和双向等拉等应变路径下的变形过程，发现在变形量不大的情况下，Hollomon本构方程和Barlat(1989)屈服准则能较好地描述单元的变形行为，且在平面应变路径下的模拟结果最符合实际。同时，本文对高强度热轧钢板数值模

3、拟的破裂判断方面做了一定的研究。成形极限图(FLD)是目前板料成形中应用最广泛的破裂判据，FLD中的成形极限曲线(FLC)一般由大量的成形极限实验数据总结的经验公式获得，但是成形极限实验过程耗时又复杂。这里应用一种最小厚度准则，只需做一种应变路径下的成形极限实验，再结合数值模拟，就能预测出材料的FLC曲线。通过对QStE340TM、SAPH370、ZStE260P三种高强度热轧钢板的成形极限实验模拟数据和实验数据的比对发现，采用平面应变路径下的成形极限实验数据作为最小厚度准则的已知参数时，数值预测结果

4、与实验结果吻合较好。因此，理论上只需进行平面应变路径下的成形极限实验，就能由最小厚度准则及数值模拟得到I完整的FLC曲线。最后，本文对几种高强度热轧钢板的圆筒拉深过程进行有限元分析。预测了几种热轧钢板的极限拉深系数，并对圆筒拉深做了模具敏感性分析，同时对圆筒拉深模具的重要尺寸对凸耳高度的影响进行了一定的研究，得出了一系列结论。关键词：高强度热轧钢板、成形性能、本构方程、屈服准则、破裂准则、最小厚度准则、成形极限IITheoryResearchonFormingCharacteristicofHighS

5、trengthHotRolledSheetMetalABSTRACTAutomotiveindustryhasdevelopedveryquicklyinchinatheseyears,butitalsocausedalotofenvironmentproblems.Considerofenergysavingandairpollutionreduction,aswellassafety,highstrengthhotrolledsheetmetalsarewidelyusedinstructurep

6、artsinvehiclesbecauseofitslowweight,highstrengthandlowcost.However,highstrengthhotrolledsheetmetalshavesomebigdefects,suchasbaddeformationperformanceandhighspringback,sothetraditionaldeformationevaluationsystemisnotsosuitableforthem,butindustrystillusec

7、oldrolledsheetmetals’deformationstandardstoguidehighstrengthhotrolledmetals’formingprocess,thiswillsurelycausedepartures.Thispaperaimsatdeterminingamaterialmodethatsuitstohighstrengthhotrolledsheetmetals,hence,theresultsofFEAcandirectthedesignofformabil

8、itytesttoolingmorereasonably.Furthermore,togetacompleteformingperformancevaluesystemforhighstrengthhotrolledsheetmetals.Firstly,threekindsofmaterials’deformationprocessesunderuniaxialtensile,planestrain,equi-biaxialstrainpathswer