轿车纵梁加强板辊压成形关键技术研究

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1、轿车纵梁加强板辊压成形关键技术研究第1章绪论1.1引言随着国家经济的不断发展，基础工业水平的稳步提升，国内的制造行业对新技术和新方法的不断学习和创新，中国的加工制造业经历了一个黄金的发展阶段。汽车行业的蓬勃发展正是其中的一个缩影，新世纪以来，人们的生活水平不断提高，对汽车的购买能力也越来越强，人均汽车保有量的不断增加刺激了中国汽车行业的发展。但几十年来，汽车并未经历过一个革命性的改变，汽车的耗油量加快了资源的枯竭，安全问题也层出不穷，尾气的大量排放影响了环境，综合来说，汽车带来的能源环保安全问题已经不能够再让我

2、们所忽视，各个国家针对这些问题也采取了相关的措施方法，例如制定安全法规和能耗法规等等。其中，针对汽车本身的结构设计改善也是很重要的方面，对汽车进行轻量化，减小车身的重量，能够使汽车在耗油方面有所降低，并减少尾气排放，当汽车的重量减少了10%时，便可以使油耗减少8%~10%，由此看来，将轻量化材料使用在汽车上，具有很好的减重减排效果。然而，对车辆所进行的轻量化处理过程中，使用材料的强度通常会降低，或者减少钢材的使用量，减小防护钢材的厚度，而这将大大降低汽车的安全性[1-5]。随着钢铁制造水平的不断提高，高强钢的制

3、备技术也越来越成熟，高强钢在工程领域的应用也越来越多，高强钢材料强度大，质量轻，对于车身设计，将高强钢应用在汽车结构件中，不仅能够提高车身强度，提高车辆的安全性，同时还能降低车辆的重量，以达到汽车轻量化。并且随着汽车碰撞安全要求的不断提高，汽车轻量化进程也快速推进，在许多新车型车身的主用钢材使用上，高强度钢的比例也越来越大。在车用和车身结构材料中，钢铁材料应用量大，研究高强度钢在汽车中的应用，对于汽车轻量化和提高碰撞安全性能具有重大意义[6-8]。...........1.2高强度钢的介绍根据国际钢铁协会ULS

4、AB（UltraLightSteelAutoBody）项目组的定义，将屈服强度在210~550MPa范围内的钢定义为高强度钢（HSS），屈服强度在550MPa以上的钢定义为超高强度钢（UHSS）。根据强化机理的不同，又可以把高强度钢板分为普通高强度钢板和先进高强度钢板[11-12]。相比于普通高强度钢板，先进高强钢（AHSS）具有更高的强度和塑性，通过进行适当的热处理工艺来控制钢的显微组织，从而改善钢的力学性能。根据钢材的显微组织的差异情况，可以将这些钢简单地分成3种基本类型，第一种类型是低碳钢和普通高强度钢（

5、HSS），这是近几十年来汽车设计的主要钢材；第二种类型的钢材通常是指第一代先进高强度钢，一般也直接称为先进高强钢；第三种类型是第二代先进高强度钢。高强钢的分类如图1.1所示，塑性阶梯图如图1.2所示。.......第2章辊压成形有限元模型的建立2.1模拟模型的简化和方案的确定板料的辊压成形是一个非常复杂的过程，在这个过程中如果将各个因素都考虑在内，进行有限元模拟，工作量将是十分繁琐而巨大的，并且通常要耗费更长的时间才能得到结果。因此，为了减少时间和成本，在有限元模拟过程中，将实际的模拟问题简化成一个可接受的易于

6、计算求解的理想模型，从而提高模拟的效率。对辊压过程各个因素进行分析，板料与各个轧辊的相互作用使板料发生了一系列的变形，这些变形主要包含弹性变形和塑性变形。板料与模具之间的摩擦接触进而会产生一定热量，从而引发热传导，但热效应对模拟结果产生的影响较小，可以忽略不予考虑。综合辊压的成形过程，在本次模拟中模型的简化与处理方式如下：（1）辊压成形过程中轧辊几乎是不发生变形的，因此，将轧辊看成是刚性辊，模型设置为刚体；（2）在板料进入第一道轧辊时，往往有相应的送料机构进行辅助，这个过程在模拟时不容易实现，对板料首道次喂入过

7、程进行简化。.........2.2板材模型的建立轿车纵梁加强板的截面图如图2.1所示。将板料展开后计算得到板料的宽度为298mm，工件的厚度为0.77mm。在生产过程中，辊压成形所用的钢卷由送料机经各机构处理送入轧辊，板料成形的过程是连续的，板料也可以看作是无限长的，但是考虑到模拟的计算效率和对工件成形的理想化处理，在保证能够得到较为准确的结果前提下，确定模拟板带模型的长度为1000mm，即板料的模型尺寸为10002980.77mm。选定好板材的模型尺寸后，再对板料进行网格划分。根据断面图可以看出，板料的弯角

8、部分变形量大，大部分区域的变形并不大，因此这部分的网格也没必要划分得太细，而且在辊压过程的各个阶段中，板料的变形量并不一样，单元所需的精度要求也不一样，将弯角处网格划分得较为密集即可。综合上述因素，并根据工件的成形情况考虑，在辊压成形过程中将板料模型划分为10800个单元............第3章高强钢辊压过程成形模拟....213.1板料的第一次喂入过程分析...........