高强钢冲压模具受力分析有限元模拟与实验研究

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1、上海交通大学硕士学位论文高强钢冲压模具受力分析有限元模拟与实验研究摘要近年来，随着人们对汽车减重和安全性能要求的不断提高，全球钢铁工业发起了超轻车身项目(ULSAB)和超轻车身-高级车概念项目(ULSAB-AVC)，并广泛在车身上应用了高强度钢板，以实现汽车减重和提高汽车安全性能的目标。但高强钢在汽车工业广泛应用的同时，由于其高屈服强度、高抗拉强度，也给汽车覆盖件模具的设计和应用带来了一系列的问题，如模具破裂、模具磨损、模具变形以及模具重量增加等。因此，本文针对高强钢的冲压展开针对冲压模具受力分

2、析的研究来获得冲压模具应变应力和弹性变形的分布情况。研究方法为有限元数值模拟和实验相结合。本文研究出一种新的有限元数值模拟方案，即以板料成形为基础的模具受力分析有限元数值模拟方法，板料材料采用DP600。首先使用动力显式积分有限元软件LS-DYNA进行冲压成形有限元模拟，提取每步模拟结果中的板料与模具之间的接触载荷；随后，在HyperMesh中用8节点六面体网格建立模具实体有限元模型，并将上述提取的载荷通过载荷映射算法施加在模具网格相应的节点上；最后将带有载荷和其他边界条件的模具有限元模型导入M

3、SC.MARC，进行模具受力分析有限元数值模拟。I上海交通大学硕士学位论文本课题采用浅槽贴片法来测量冲压模具的受力，即在模具受力严重，或关键的区域切3-5mm深的浅槽(不影响成形的前提下)，在槽内贴应变片的方法来测量模具应变，并计算该点的应力。在不与板料接触的模具表面可直接粘贴应变片。通过模拟，可以清晰的从后处理结果中查看模具在任何冲压时间段上应力、应变以及弹性变形的分布。也可以查看模具上任何一个单元节点的结果信息。文中对实验结果和模拟结果进行对比分析，得出结论是实验数据与模拟数据基本吻合。因此

4、可以证明以板料成形模拟为基础的、静力积分和动力积分两种算法相结合的数值模拟方法分析冲压模具的变形和应力分布是可信的，而且又兼顾了计算效率。关键词：高强度钢板，冲压模具，有限元，模具受力，实验研究II上海交通大学硕士学位论文REAEARCHOFFINITEELEMENTMODELING&EXPERIMENTOFDIESTRUCTUREFORHIGH-STRENGTHSTEELSTAMPINGABSTRACTRecentyearshaveseenmanynewdevelopmentsinsteelt

5、echnologyandmanufacturingprocessestobuildvehiclesofreducedmassandincreasedsafetywithsteel.TheULSAB(UltraLightSteelAutoBody)andULSAB-AVC(AdvancedVehicleConcepts)programs,sponsoredbytheglobalsteelindustry,focusedattentiononadvancesinlightweightdesignco

6、nceptsandonmoreextensiveuseofAdvancedHigh-StrengthSteel(AHSS).Alongwiththeadvantagesofthesenewersteelscametheseriousproblemstothedesignandmanufacturingofautomotivepanelstampingdiebecauseofitshighyieldstrengthandtensilestrength,suchasdiebreakageandwea

7、rduringthetryoutandstampingoperations,elasticandplasticdeformationofdieandpressandtheexcessiveweightofdie.Tosolvetheproblemsmentionedabove,anewmethodofFEAfordiestructuralanalysiswasdevelopedtoprovideamath-tooltovalidatethedesignandguaranteethesafetyo

8、fdiestructure.Inaddition,aexperimentofmeasuringthestressonthedieduringdrawingprocesswasusedtovalidatetheFEAresultsIII上海交通大学硕士学位论文Inthispaper,FEAfordiestructuralanalysiswasbasedontheFEAofsheetmetalformingusingDP600.Firstly,FEAforsheetmetalformingwaspe