高强钢热冲压成形极限试验研究及数值模拟

admin · 发表于 2022-8-31 15:51:13

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近年来，随着对汽车轻量化、安全性等要求的提高，高强钢因其强度远高于传统汽车钢板而在汽车行业中得到广泛应用。由于高强钢在常温下成形性能差、成形力大、回弹大等缺点，使得热冲压工艺作为解决上述题目的一种成形方法被提出并逐步得到重视。汽车行业中，成形极限图是判断和评定板料成形性能、解决板料冲压成形题目的一个非常有效的工具，热冲压工艺下的高强钢的成形极限对于判定材料的热冲压成形性及工艺可靠性方面有着不可替代的位置。本文结合宝钢研究院的资助项目，采用试验和有限元分析的方法对于热冲压环境下的高强钢成形极限进行了深入的研究，为高强钢的热冲压工艺提供试验及理论基础。首先，通过高温单拉试验获得了热冲压用高强钢材料BXXXX在高温下的基本力学性能参数，通过分析高温单拉试验结果，建立了高强钢材料BXXXX的高温本构数学模型，分析了温度以及应变速率对材料变形抗力的影响程度，为后续成形极限试验平台的设计和数值模拟提供了依据。其次，在北航原有的BCS50AR通用板材成形性试验机平台上，设计并实现了满足热冲压工艺条件的高温环境，建立了热冲压环境下的成形极限试验平台。该平台通过感应加热方式对模具和板材分别进行加热，且满足试验条件要求。试验验证表明，该系统具有加热均匀、可控性强等特点，完全符合试验要求。在所建立的试验平台上，针对该材料进行了600、700、800度下的成形极限试验，获得了三个温度下的成形极限曲线。试验结果表明：随着温度的升高，高强钢的成形极限曲线亦升高；温度对高强钢成形极限曲线的右侧即双向拉伸区域有着较大的影响程度，而对单向拉伸区域的变形程度影响较小；800度的变形环境对高强钢BXXXX的成形极限有着较为明显的影响，而700度和600度下材料的变形极限差距则不大。基于Abaqus有限元软件，建立了高强钢热冲压成形极限有限元仿真模型，针对不同宽度的试件进行了数值模拟，并和试验结果进行了比较，结果表明：高温环境下的FLD试验数值模拟分析结果具有较好的可靠性，采用数值计算的方法得到的规律与物理试验具有一致性。

高强钢热冲压成形极限试验研究及数值模拟

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