热冲压过程传热耦合研究.pdf

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1、第52卷第22期2016年11月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGVbl．52NOV．NO．222016DOI：10．3901／JME．2016．22．031热冲压过程传热耦合研究水贺斌1，2胡平1，2盈亮1，2(1．大连理工大学汽车工程学院大连116024：2．大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024)摘要：提出一种新的思路解决热冲压过程的传热耦合模拟。板料和模具之间的界面传热系数借助圆柱形冲压试验数据并通过有限元优化反算的方法获得，将获得的界面传热系数(Interfacialheattransfercoefficien

2、t，tHTC)弓f入到ABAQUS的u形冲压模型中，进行单次热冲压模拟，得到一个冲压周期内模具表面任意节点的热流密度曲线。通过调用SAS程序求得模面任意节点对应的时均热流密度，将每个节点的时均热流密度和笛卡儿坐标系下的空间坐标对应关系引入到STAR-CCM+中作为模具淬火传热模拟的第二类边界条件。接着通过网格数据映射将稳态淬火模拟得到的模具温度场，水道壁表面传热系数(Filmheat仃彻sfercoefficient，FHTC)和壁面冷却水温度重新导入到ABAQUS的冲压模型中进行新的热冲压模拟，此时的热冲压过程即同时实现板料．模具的界面传热和模具．水流的表面传热的稳态模拟。设

3、计并制造仿真中使用的u形模具进行连续热冲压试验，采集特征点的稳态温度，与仿真结果进行对比。结果表明：耦合后的板料和模具的最大温度和未耦合的单次冲压相比升高近一倍，温度分布沿着水道进口向出口方向发生迁移。耦合后的板料和模具特征点温度与达到稳态的试验采集温度误差均小于10％。关键词：热冲压；耦合；时均热流密度；模具温度场中图分类号：TG315CouplingHeatTransferStudyofHotStampingHEBinl，2HUPin91，2YINGLian91'2(1．SchoolofAutomotiveEngineering，DalianUniversityofTech

4、nology,Dalian16024；2．StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment，DalianUniversityofTechnology，Dalian16024)‘Abstract：Anewsimulationmethodwhichcancoupleheattransferhappenedinhotstampingisproposed．TheinterfacialheattranSfercoefficientisinverseestimatedbyfiniteelementmethod(FEM)

5、andoptimizationmethodwhichmakethetemperaturestandarddeviationbetweensimulationandcylindricalexperimentreachtheminimum．Thentheinterfacialheattransfercoefficient(IHTC)iSusedinahotstampingU．HATmodeltoobtaintheheatfluxdataofannodesontlletoolworksurface．Statisticalanalysissystem(SASlprogramiScode

6、dtoprocesstheheatfluxdataandcalculatethetime-averagedheatfluxofeachnode．Thetime．averagedheatfluxofaUnodescorrespondingwithspacecoordinatesareintroducedasNeumannconditioninquenchingsimulationperformedbvSTAR．CCM+．Thetooltemperature，channelwalltemperatureandnonhomogeneousfilmheattransfercoe伍cie

7、nt(FHTC)formsteady-statequenchingsimulationaremappedintothehotstampingmodelbyABAQUS．Atthemoment，the肼CandFHTChavebeencoupledintothesteady-statehotstampingmodelwhichnotonlyconsiderstheheattransferbetweenhotblankandcoldtoolbutalsocombinestheheattransf