热-力-相变耦合下BR1500HS高强度钢热成形数值模拟(2)
3.4 模拟结果及分析 26
3.4.1 试样各时刻温度及等效应力分布变化 26
3.4.2 冷却速率对热拉伸变形工艺的影响 28
3.5 分析总结 41
4 总结与展望 43
4.1 全文总结 43
4.2 研究展望 43
致 谢 45
参考文献 46
1 绪论
随着时代的发展，汽车数量与日俱增，由此影响人们生活的环境，并大量消耗地球上的有限能源。伴随当今世界能源的短缺、环境污染日益增重等一系列问题，特别是国际原油和国内成品油价的上涨,汽车轻量化、节能、环保、安全舒适、低成本已成为各大汽车制造厂家追求的目标[2]。研究发现：减轻车重实现低耗减排效果明显。车重减每轻10%，可节约燃油3%～8%[1]。目前汽车轻量化要求如下：
1．保证汽车质量和功能不受影响的前提下，最大限度的减轻各零部件的质量，降低燃耗，减少排放污染。
2．努力改善汽车车身结构设计，最大限度地提高汽车的安全性和舒适性，降低行驶时噪音及振动，提高操纵性及可靠性[41]。
3．在汽车轻量化的同时，汽车的价格应当下降或保持在合理水平，具有商业竞争能力，即汽车的轻量化技术必须是兼顾质量、性能、价格的技术。
长期以来钢铁一直是汽车工业的基础[3]。但目前铝合金、镁合金、塑料及复合材料用量在汽车制造业中比例逐年增加，钢铁的主导地位因此受到了威胁。由此，制造商们对汽车车用钢板提出了更高的要求，特别是在车用钢的强度、硬度、抗冲击性等能力上。为了提高汽车的安全性并应对来自其他材料的挑战，采用高强度钢、超高强度钢板代替普通材料的方式已经成为实现汽车轻量化的最主要途径之一。
高强度钢板就是指屈服强度在210～550 MPa和抗拉强度在270～700 MPa的钢（HSS），而超高强度钢板是屈服强度大于550 MPa和抗拉强度大于700 MPa的钢（UHSS）。与普通钢板相比，高强度钢板具有更高的屈服应力和抗拉强度，硬化指数及延伸率比普通钢板低。因此，高强度钢板的成形性能要比普通钢板差，且强度越高，越难成形，甚至通过常规的冷冲压方式很难成形复杂零件。此外，高强度钢板冷冲压成形过程所需的冲压力大，零件易开裂，回弹严重[41]。故常规的冷冲压成形方式已经不能满足汽车工业对高强度钢板的成形要求，为了满足这一发展需求，高强度钢板热冲压成形技术就应运而生。
1.1 高强度钢板热冲压成形国内外研究现状
1.2 板料冲压成形有限元分析介绍
随着有限元理论的不断发展和完善，曾经采用物理模拟法研究零件冲压成形过程的现状逐渐被数值模拟的方法所替代。采用数值模拟的方式不仅费用较低，而且可以精确控制成形过程中的有关参数，方便修改及优化各种参数，从而大幅度提高研究的效率[40]。
固体弹塑性有限元方法主要有静力隐式算法和动力显式算法两种。对于简单二文问题的分析，静力隐式算法比动力显式算法具有更高的精度。但是，采用静力隐式算法来解决三文问题时，会因为板料和模具之间的复杂接触问题而使得迭代计算难以收敛，此外，求解的稳定性也不是很理想。相比之下，动力显式算法具有无需构造和求解刚度矩阵的优势。而且计算的时间步长相对较小，使得复杂的接触问题可以简单处理，在发生起皱、破裂等失稳现象时，不会导致数值计算的困难。
目前，国内外在板料冲压加工领域常用的CAE分析软件有DYNADEFORM、DEFORM-3D、PAM-STAMP、LS-DYNA3D、ABAQUS/EXPLICIT等。下表是对常见的一些CAE软件进行的归纳：
下一篇：铜铝异种材料摩擦焊接工艺研究