基于DYNAFORM的车门防撞梁热冲压数值模拟

【摘要】随着科学技术的不断发展，利用科学研究来改善我们的生活环境已经成为一种不可逆转的趋势。热冲压成形技术的出现，使得高强钢在汽车领域内得到了广泛的应用，使用超高强钢可以满足节能减重和碰撞要求，成为改善环境的一个有效的途径。热冲压成形技术是对高温钢板进行冲压成形同时在带有循环水冷却的模具里快速冷却下来，获得超高强度的马氏体组织。钢板成形后延伸率为8%左右，抗拉强度为1400~1600MPa，其强度及硬度远高于冷冲压成形件。虽然热成形零件其力学性能较冷冲压件有所提高，但由于热冲压技术在钢板的成形过程中涉及到传热、变形及相变过程，研究整个冲压过程的复杂性远高于冷冲压成形，此外，由于成形温度较高，需要考虑更多边界问题。在整个冲压过程中，钢板的性能参数随温度变化而时刻改变，这些变化的性能参数将会对热冲压结果造成显著的影响。本文应用DYNAFORM有限元分析软件对汽车车门防撞梁热冲压成形过程进行模拟分析，即采用热-力耦合分析方法对钢板成形过程进行分析。本文选取22MnB5高强度钢板作为成形材料，采用2G55CrMnMo作为模具材料，选取6*作为高强度钢板料及模具材料的热分析模型，其中不受工艺流程影响的参数主要包括杨氏模量、泊松比、热膨胀系数、黏性指数及热导率等；受工艺流程影响的参数则主要为热辐射系数、传热系数和摩擦系数等。本文模拟了整个热冲压成形过程，并对成形过程中及成形后的温度场、应力场及应变场变化进行了对比分析。最后，基于PAM-STAMP有限元分析软件对车门防撞梁淬火保压过程中的组织转变及成形零件马氏体含量进行了分析讨论。本文的主要研究意义在于，通过对比不同初始加热温度及边界条件的钢板在热冲压成形时的温度场、应变场及应力场的变化情况，分析讨论了汽车车门防撞梁在热冲压成形时最佳初始加热温度，以及加热温度、变形量和冷却速度等热力学参数对相变过程的影响，从而获得优化的工艺参数，并为实际工业生产提供了一定的理论指导。
【作者】陈伟超；
【导师】朱丽娟；刘力；
【作者基本信息】吉林大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】热冲压；车门防撞梁；DYNAFORM；数值模拟；相变；

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