基于Yoshida-Uemori模型的TRIP钢成形回弹分析

【摘要】随着现代社会发展及人们对生活质量要求的提高，汽车行业逐渐占据工业生产的主要地位。随着汽车行业不断壮大销量逐年上升，节能环保问题逐渐显现出来。因此，在汽车工业生产中应对环境问题与提高安全性便同时成为了本行业发展的热点问题。高强度钢特别是先进高强度钢具有高强度和良好的成形性能，在车身覆盖件制造中得到广泛关注。高强钢的应用不仅可以使车身轻量化解决节能环保问题，其高强度也可以提高整车的碰撞强度。汽车车身大部分由薄板成形，成形后零件都会产生回弹缺陷，而回弹的发生会增大成形件与产品的偏差，严重时甚至会影响后续安装工序。实际生产中一般通过试生产对产品工艺和生产模具等进行调整来控制回弹等缺陷的发生，而随着板料成形方向有限元技术的逐渐成熟，有限元模拟成形可以有效的对成形缺陷进行预测，对生产进行一定程度的指导，缩短生产调试时间，降低生产成本。利用有限元方法模拟板料成形对回弹进行预测，除了考虑有限元技术本身因素影响外，材料本身的成形性能对回弹的影响也是重要的考虑因素，建立符合材料成形性能的材料模型对于精确模拟板料成形来说很重要。板料成形过程中正向加载后的反向加载会产生包申格效应，发生塑性形变的板料卸载后其杨氏模量会改变，这些材料成形性质的出现会使材料的本构关系不再遵从初始建立的应力应变关系。基于材料的上述成形特性，利用有限元方法对高强度钢进行成形及回弹分析的时候，若要得到更精确的成形及回弹结果，在设置板料的材料特性参数时需要尽可能的将材料的成形性能进行完整的描述，将变形过程中材料的应力应变关系进行详尽描述。在此基础上对成形材料的成形性能进行分析及研究才能更精确更接近实际生产状况。本文中重点内容为通过建立TRIP800高强度钢的Yoshida-Uemori材料模型，并基于此材料模型利用有限元模拟对汽车中地板前横梁冲压成形及回弹进行分析。本文主要研究内容如下：（1）Yoshida-Uemori材料模型的建立板料冲压成形过程中，圆角、拉延筋位置会出现弯曲反弯曲成形，发生包申格现象；板料变形后材料的杨氏模量会发生变化；反向加载达到大的应变时板料会出现永久性软化现象等。Yoshida-Uemori材料模型将板料反向加载时出现的现象考虑到本构关系中，建立混合硬化材料模型。Yoshida-Uemori材料模型建立需要考察板料正向加载与反向加载的成形特征，由此需要建立试样的平面拉伸压缩实验。板料进行平面的压缩实验时，薄板由于厚度太小，压缩时试样会发生翘曲。为了实验顺利进行要设计试样压缩时的防翘曲装置。根据Yoshida-Uemori材料模型建立的准则，对拉伸压缩实验数据进行计算获得材料模型参数。利用有限元仿真软件建立Yoshida-Uemori材料模型，对TRIP800高强钢进行平面拉伸压缩实验模拟。（2）有限元数值模拟分析根据TRIP800高强钢的拉伸压缩实验建立TRIP800的Yoshida-Uemori硬化模型，并基于此材料模型建立中地板前横梁的有限元模拟模型，进行零件的成形分析。中地板前横梁的成形工序主要包括冲压成形、切边冲孔、翻边整修。模拟成形过程中选取合理的成形物理参数及模拟设置参数，分析研究TRIP800高强钢成形中地板前横梁的成形特性。本文主要研究意义是建立TRIP800高强钢的Yoshida-Uemori材料模型，基于此模型对高强钢成形进行有限元数值模拟，为生产加工提供一定程度上的指导。
【作者】袁秋菊；
【导师】张志强；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】TRIP；高强钢；Yoshida-Uemori材料模型；有限元分析；回弹；

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