镀锌板的界面特性和成形性能的数值模拟分析

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1、摘要摘要热镀锌薄板作为深加工产品，具有抗腐蚀性能强、使用寿命长、外观美观等特点，在许多行业具有广泛的应用前景。随着科学技术的发展，对其开展的研究也越来越多，但以往的大量研究主要集中在镀锌层的制备和使用上，还有许多问题有待于研究，特别在加工和成形方面研究较少。本文主要从这些方面出发，从理论和数值模拟两方面来研究带有镀锌层的板料在拉深成形下的成形性能。本文的主要结论如下：运用板料的塑性成形理论，系统阐述和讨论了镀锌板冲压成形的一般分析过程。本文建立了结合Mises屈服准则的双摩擦系数状态下的拉深力学模型；推导了板料拉深过程中的几何关系、钢板和镀锌层的应力应变关系；讨论了冲压成形

2、过程中凸缘变形区、凹模圆角区、杯壁区、凸模圆角区的应力状态；并对不同钢板以及不同镀层厚度下冲压力进行了比较分析。运用显示动力算法建立了镀锌薄板拉深的二维轴对称有限元计算模型，主要分析了镀锌板拉深过程中界面处的各种应力变化情况及对界面在成形过程中结合强度的影响。对可能发生界面失效的区域进行了预测。运用显示动力算法建立了镀锌钢板拉深的有限元模型，模拟计算了镀锌板的拉深过程，分析了其中的关键技术。分别采用不同界面结合力进行了拉深模拟试验，得到最佳的界面结合强度。定量计算了钢板和镀锌层的应力及厚度变化的情况，并与理论分析作比较，结果表明该模拟方法是可行的，对生产有一定的指导作用。关

3、键词：镀锌板；拉深；数值模拟；动力显示算法；界面结合力；界面失效IAbstractAbstractAsasortoffurtherprocessedproduct,hotdipgalvanizedsheetdhasextensiveapplicationforegroundwiththeadvantageofstrongcorrosionresistance,longlife,beautifulappearance.Withtheprogressofscienceandtechnology,moreresearchisbeencarriedon.Agreatdealofre

4、searchismostlyonpreparationandusepreviously,howeveralotofmattersneedfurtherbestudied,especiallyinthemetalsheetprocessandforming.Basedonmentionedabove,thepaperhasresearchedformingpropertiesofsheetsteelwithzinccoatatbothwaysoftheoryandnumericalsimulationunderdeep-drawing.Themainresultsareasf

5、ollows:Firstly,byutilizingthetheoryofmetalsheetplasticforming,analyticalprocessofgalvanizedsheetmetalformingwaselaboratedanddiscussed.IncorporationtheMisesyieldcriterion,thedrawingmechanicalmodelbasedondoublefrictioncoefficientisestablished.Thegeometricrelationshipofsheetdrawingandthestres

6、s-strainrelationshipbetweenthecoatingandthesubstratearededuced.Thestressconditionofflangedeformationregion,diefilletregion,cupwallregionandpunchfilletregionarediscussedinthecourseofsheetforming.Andpunchforceswithdifferentmetalsheetthicknessanddifferentzinccoatthicknessarecomparedandanalyze

7、d.Secondly,atwo-dimensionalaxisymmetricfiniteelementmodelofgalvanizedsheetmetalforminghasbeenestablishedbyusingthedynamicexplicitalgorithm.Stresschangeattheinterfacehasmainlyanalyzedandtheinfluencesofthestressonthebondingstrengthattheinterfacearestudiedinthega