中文名 | 先進(jìn)高強(qiáng)鋼板成形失效的彎曲效應(yīng)與拉彎成形極限預(yù)測 | 項(xiàng)目類別 | 青年科學(xué)基金項(xiàng)目 |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 何霽 | 依托單位 | 上海交通大學(xué) |
針對(duì)高強(qiáng)鋼拉彎成形條件下小圓角失效嚴(yán)重,廢品率高,傳統(tǒng)失效準(zhǔn)則無法準(zhǔn)確預(yù)測的問題,開展了高強(qiáng)鋼失效行為的彎曲效應(yīng)研究,設(shè)計(jì)并開發(fā)了高強(qiáng)鋼拉壓循環(huán)加載下的實(shí)驗(yàn)夾具和測試方法,獲得了非對(duì)稱加載下的力學(xué)性能數(shù)據(jù);借助新夾具實(shí)現(xiàn)了不同變形模式、不同應(yīng)變率和不同變形溫度條件下相變高強(qiáng)鋼的微觀組織測試,并揭示了微觀演化和宏觀變形之間的內(nèi)在關(guān)系,建立了可靠的預(yù)測模型;以此為物理依據(jù),建立了各向異性的硬化模型,準(zhǔn)確描述拉彎過程的應(yīng)力應(yīng)變,并開發(fā)材料子程序構(gòu)建拉彎有限元仿真模型,進(jìn)一步研究彎曲效應(yīng)下的板材頸縮失效演化規(guī)律;設(shè)計(jì)開發(fā)考慮厚向應(yīng)力的面外剪切斷裂強(qiáng)度測試試樣,建立各向異性斷裂準(zhǔn)則,提出高強(qiáng)鋼小圓角拉彎條件下剪切斷裂的新機(jī)制,提供了準(zhǔn)確預(yù)測的理論方法和實(shí)驗(yàn)手段;相關(guān)研究在車身沖壓制造中進(jìn)行了推廣應(yīng)用,獲得了一定的工程效果。 2100433B
先進(jìn)高強(qiáng)鋼板小圓角拉彎成形開裂問題突出,導(dǎo)致車身安全構(gòu)件成形質(zhì)量下降、制造成本上升。小圓角拉彎成形中板材受到面外彎矩與非均勻厚向應(yīng)力作用,造成面內(nèi)外加載耦合、分層硬化顯著,使得成形頸縮失效行為表現(xiàn)出強(qiáng)烈的彎曲效應(yīng)。傳統(tǒng)成形極限理論基于面內(nèi)拉伸變形與厚向均勻硬化假設(shè),無法準(zhǔn)確描述頸縮失效的彎曲效應(yīng)。本項(xiàng)目擬引入面外彎曲與面內(nèi)拉伸變形的耦合作用以及沿板材厚度方向的非均勻硬化特性描述,建立彎曲效應(yīng)下板材成形頸縮失效分析新方法,揭示先進(jìn)高強(qiáng)鋼板成形頸縮失效彎曲效應(yīng)問題的機(jī)理,擴(kuò)展基于面內(nèi)變形模式的傳統(tǒng)成形極限理論。建立適用于高強(qiáng)鋼板小圓角拉彎成形的頸縮失效判據(jù),提出基于頂層極限應(yīng)變的拉彎成形極限圖(BFLD),能精確計(jì)算沿板厚方向頂層、中性層和底層材料的極限應(yīng)變,提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼構(gòu)件成形失效的預(yù)測精度。設(shè)計(jì)并建立符合典型小圓角拉彎加載條件的拉彎成形極限實(shí)驗(yàn)測試方法,為理論預(yù)測和工程應(yīng)用提供準(zhǔn)確依據(jù)。
高強(qiáng)度鋼板是指牌號(hào)Q420鋼,強(qiáng)度高,特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型船舶,橋梁,電站設(shè)備,中、高壓鍋爐,高壓容器,機(jī)車車輛,起重機(jī)械,礦山機(jī)械及其他大型焊接結(jié)構(gòu)件。
瑞典SSAB公司的DOMEX高強(qiáng)鋼板優(yōu)點(diǎn)
瑞典SSAB鋼板有限公司(SSAB Tunnplåt AB)隸屬歐洲著名的鋼鐵生產(chǎn)廠商SSAB集團(tuán), 是集團(tuán)中主要生產(chǎn)薄鋼板的子公司, 在特高強(qiáng)度鋼板和超高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)上具有世界領(lǐng)先地位...
1、高強(qiáng)鋼板是指牌號(hào)Q420鋼,強(qiáng)度高,特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型船舶,橋梁,電站設(shè)備,中、高壓鍋爐,高壓容器,機(jī)車車輛,起重機(jī)械,礦山機(jī)械及其他大型焊接結(jié)構(gòu)件。2...
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高強(qiáng)鋼板料彎曲成形應(yīng)力和應(yīng)變分析,對(duì)分析成形機(jī)理,解釋成形過程中破壞的原因,提高加工工藝水平具有重要意義。以塑性力學(xué)理論知識(shí)為基礎(chǔ),推導(dǎo)出窄板彎曲成形時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律,為給出彎曲的變形特點(diǎn)、失效形式,以及容易出現(xiàn)的畸變、翹曲情況進(jìn)行分析奠定基礎(chǔ)。
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高強(qiáng)鋼板料彎曲成形過程中伴隨有彈性變形——回彈,而這種回彈與普通容器鋼的回彈又不盡相同。在以往對(duì)普通容器鋼的回彈研究基礎(chǔ)之上,對(duì)高強(qiáng)鋼板料彎曲回彈進(jìn)行分析和相關(guān)公式的推導(dǎo),由彎曲件回彈后的曲率半徑和彎曲角的變化,來判斷工件的回彈量。根據(jù)影響彎曲件回彈的因素分析,確定控制回彈的措施。
經(jīng)過噴涂、電泳、電鍍、拋光、拉絲等的材料可以直接彎曲,不會(huì)損傷材料表面。
空腔、復(fù)雜截面的型材可一次成形。在相對(duì)彎曲半徑允許的情況下,內(nèi)壁不會(huì)起皺,截面不會(huì)畸變。
拉彎可有效消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力,產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好。
由于金屬材料的冷作硬化,材料經(jīng)拉彎后,可改善材料的綜合機(jī)械性能。
批準(zhǔn)號(hào) |
50775120 |
項(xiàng)目名稱 |
先進(jìn)高強(qiáng)度鋼斷裂失效的預(yù)測與數(shù)值模擬 |
項(xiàng)目類別 |
面上項(xiàng)目 |
申請(qǐng)代碼 |
E0504 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
桂良進(jìn) |
負(fù)責(zé)人職稱 |
副研究員 |
依托單位 |
清華大學(xué) |
研究期限 |
2008-01-01 至 2010-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
30(萬元) |
先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)是目前最具潛力的汽車輕量化材料,然而其相對(duì)較低的延伸率導(dǎo)致的成型或碰撞過程中發(fā)生的早期斷裂,妨礙了它的廣泛應(yīng)用。汽車和鋼鐵工業(yè)界迫切需要可靠的斷裂預(yù)測和數(shù)值模擬方法,應(yīng)用于AHSS部件成型和碰撞安全性設(shè)計(jì)中的斷裂預(yù)測和控制。AHSS板料為各向異性材料,在成型和碰撞過程中的復(fù)雜載荷歷程和高應(yīng)變率顯著影響了其斷裂特性。本項(xiàng)目研究復(fù)雜載荷歷程和高應(yīng)變率條件下AHSS板料的各向異性斷裂特性和數(shù)值模擬方法,建立其各向異性塑性本構(gòu)模型、宏觀斷裂準(zhǔn)則和相應(yīng)的用戶自定義材料模型子程序,開發(fā)高效的殼單元分割算法,應(yīng)用于基于大規(guī)模殼單元的成型和碰撞仿真分析,最終實(shí)現(xiàn)AHSS部件成型和碰撞安全性設(shè)計(jì)中斷裂失效的預(yù)測和數(shù)值模擬。本項(xiàng)目屬固體力學(xué)、計(jì)算力學(xué)和材料科學(xué)交叉前沿課題,具有理論深度和難度,又可滿足汽車和鋼鐵工業(yè)的迫切需要,推動(dòng)AHSS在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用,因而具有重要研究價(jià)值。 2100433B