激光拼焊板焊缝建模与冲压成形基础研究

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1、分类号——UDC学校代码10497劣强坦歹大浮学位论文题目邀光搓埕扳煜缝建槿皇i生压廑形基础研究英文￡业亟幽曼卫鱼!S地盘Q垒鳖!亟旦曼塑№盘!!也g垫亟题目EQ望坠i垒g旦曼塾型iQ避叁丛L垒墨曼￡翌＆!亟曼亟旦!垒然墨研究生姓名塞燕到姓名垡挞职称教授学位墟士430070副指导教师姓名—j整筮L职称j刿墅豳复L学位—j童L430056申请学位级别埴士学科专业名称挝魁加工工程论文提交El期2Q12笙曼且论文答辩日期学位授予单位．武这理王太堂．学位授予日期答辩委员会主席2012年3月ADissertationSubmittedtoWuhanUniversityofTechnologyInPart

2、ialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyFundamentalStudyonWeldBeadModellingandFormingBehaviourforLaserWeldedBlanksPh．D．Candidate：YanliSongSu[LinHuaDongningChu叁iuoervlsor：ongnmg11UMajor：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineering独创性声明本人声明，所呈

3、交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大

4、学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)⋯(捌：辫j⋯签钎⋯¨歹的制造中得到了较为广泛的应用。然而，由于焊缝对母材的拘束作用，拼焊板的冲压成形性较普通板的有一定程度的降低。也就是说，拼焊板在塑性成形时的裂纹起裂时刻较普通板的要早一些，这在很大程度上限制了拼焊板应用领域的进一步拓宽。如何提高拼焊板的成形性已成为拼焊板冲压成形技术中亟待解决的主要问题之一。因此，研究拼焊板的成形和失效规律，揭示拼焊板塑性变形和裂纹起裂的机理，进而提高拼焊板的成形性是一项具有重要科学价值和实践意义的课题。本文旨在通过理论分析、有限元仿真模拟辅以

5、试验验证的方法，探讨激光拼焊板成形性和裂纹起裂的主要影响因素，寻求提高拼焊板成形模拟和缺陷预测精度、改善拼焊板成形性的途径。研究成果可为企业制定合理的拼焊板制造和冲压工艺提供理论依据。本文的主要研究内容如下：(1)基于Erichsen杯突试验和有限元仿真模拟，研究不同的屈服模型和硬化模型对板料冲压有限元仿真精度的影响规律。(2)通过小尺寸拼焊板试样的单向拉伸试验和混合法则，建立拼焊板的均质焊缝模型；分别通过理论计算法和纳米压痕法，建立考虑宽向不均匀力学性能特征的非均质焊缝模型；研究焊缝的均质模型和非均质模型对拼焊板成形模拟和缺陷预测精度的影响规律。(3)基于有限元仿真模拟，系统地研究凸模冲压速

6、度、拼焊板与工具各接触面之间的摩擦系数、压边圈类型、压边力大小以及焊接方向与母材轧制方向之间的夹角等冲压工艺参数对同质等厚、同质差厚和异质等厚等不同组合类型的拼焊板成形性的影响规律；优化拼焊板在拉胀成形中的冲压工艺参数。(4)基于有限元仿真模拟，系统地研究母材间的强度比和厚度比等对拼焊板成形性的影响规律，提出异质等厚拼焊板(或同质差厚拼焊板)的Erichsen杯突值(IE值)可以通过它们的母材强度比(或厚度比)以及相同冲压工艺参数下同质等厚拼焊板的IE值计算获得。系统地研究焊缝金属的强化系数、硬化指数和延伸率等塑性参数对拼焊板成形性的影响规律，并与塑性参数对母材普通板的影响规律作对比a(5)基

7、于Erichsen杯突试验和有限元仿真模拟，研究拼焊板在双向拉伸变武汉理工大学博士学位论文形中的裂纹起裂模式以及不同起裂模式之间的转变过程；建立同质等厚拼焊板裂纹起裂位置与焊缝初始偏置量之间的函数关系。研究拼焊板裂纹起裂模式与应力、应变和板料厚度分布之间的关系，揭示拼焊板在双向拉伸变形中裂纹起裂的作用机理。关键词：拼焊板，成形性，裂纹起裂，Erichsen杯突测试，有限元仿真武汉理工大学博士学位论