超高强钢辊压门槛零件切断模具磨损优化设计研究

针对超高强钢辊压成形门槛零件冲切模具磨损问题开展研究,建立了冲切过程有限元分析模型,采用实验方法获得了HC950/1180MS超高强钢材料在平面应变状态下的Modified Mohr-Coulomb fracture criterion(MMC)断裂简化模型参数;冲切模具磨损关键区域的应力分析结果表明,冲切过程中模具应力峰值及高应力持续时间是影响模具磨损的关键因素;采用实验设计的方法获得了冲切模具关键轮廓角度的优化组合,改变了冲切模具与废料区的接触顺序,降低了刃口磨损区域的应力峰值及应力持续时间。批量的冲切实验结果表明,优化后的门槛零件冲切模具修模周期由3000~5000冲程提升到13000冲程左右,模具磨损现象得到了有效的改善。     

第三代超高强钢QP1180硬化与失效行为研究

超高强钢材料是当前汽车上应用最广泛的轻量化材料,精确预测其在整车碰撞过程中的失效风险是目前行业内面临的主要挑战。以第三代超高强钢QP1180为研究对象,采用修正的幂函数硬化模型(MPL模型)来描述变n值类材料的硬化行为,并采用液压胀形方法来验证不同硬化模型外推准确性。设计了5种不同应力状态加载工况,通过DIC测量方法获得了QP1180材料在试验加载工况下断裂极限应变,基于试验数据完成了MMC断裂极限准则参数拟合,通过优化方法完成GISSMO损伤模型参数识别,并进一步设计了帽型梁特征件三点弯曲试验来验证失效特性表征结果。结果表明,MPL硬化模型直接外推预测精度明显优于Swift与H-S模型,更适用于QP1180材料;在复杂非线性应变路径下,GISSMO损伤模型可以较好预测材料的失效行为。     

Mohr-Coulomb断裂准则在高强钢剪切仿真中的应用

基于修正的Mohr-Coulomb(MC)韧性断裂准则得到一种简化的断裂模型,选用1180MS超高强钢材料,设计了两种断裂试样,提出一套材料韧性断裂模型中材料参数识别标定的实验方法。通过拉伸实验,利用数据相关技术(Digital Image Correlation,DIC)测量了两种试样的断裂应变,通过计算得到适用于1180MS钢剪切仿真的断裂准则。进行了剪切实验并结合ABAQUS/Explicit软件进行了2D剪切仿真,将该准则应用到仿真中。结果表明,二维仿真模型能很好的描述剪切断面的形貌特征,仿真中的光亮带、塌角、毛刺高度及断裂带倾角与实验结果符合度较高,从而验证了断裂模型的准确性,为类似材料剪切仿真断裂准则的获取方法提供了参考。     

考虑成形损伤的DP980钢板GISSMO失效模型开发及试验验证

以第3代超高强钢DP980为研究对象,设计6种特征拉伸试样来获取不同的应力状态,以及应变路径下的极限应变,开发GISSMO失效模型并完成试样级别的仿真标定,同时基于单向拉伸试样的对标获取网格尺寸修正系数。以理论推导的方式计算帽形梁的折弯损伤,确定折弯半径,设计帽形梁准静态三点弯曲试验和帽形梁动态轴向压溃试验,基于已开发的GISSMO失效模型,利用DYNA完成帽形梁折弯仿真并获取折弯后的初始损伤,最后引入初始损伤并完成试验的仿真对标。结果表明,考虑初始损伤后,GISSMO失效模型的仿真结果与试验结果更吻合,表明在发生较大的加工初始损伤时必须考虑成形初始损伤。     

针对白车身轻量化系数的结构灵敏度分析与软件开发

为实现白车身轻量化,以白车身零件厚度为优化变量,建立参数化模型。定义白车身静态扭转刚度工况并进行有限元分析,得到扭转刚度响应和轻量化系数,采用解析法推导轻量化系数对厚度的灵敏度。基于HyperMesh二次开发完成灵敏度分析流程自动化,求解白车身轻量化系数的灵敏度。根据灵敏度排序对白车身零件厚度进行优化,实现轻量化系数降低,扭转刚度提高,白车身质量减轻。     

980 MPa先进高强钢材料在门槛加强梁上的辊压应用

目的为获得980 MPa级别不同先进高强钢材料在辊压零件上应用时的差异,研究典型980 MPa先进高强钢的辊压成形特性。方法采用调研和统计方法获得门槛辊压用材的主流强度与钢种,基于三点弯曲的实验方法,获得了980 MPa先进高强钢材料在指定角度和弯曲半径下的回弹特性,针对典型的门槛加强梁零件,采用CAE方法评估材料应用的可行性。结果门槛零件980 MPa级别所采用的主要先进刚强钢钢种为双相钢(DP)和马氏体钢(MS),在相对弯曲半径比R/t=2.5的情况下,980DP回弹角度最小,980QP次之,980MS最大;早期模具回弹补偿设计时对于90°圆角可给予11°~14°的回弹过弯角度;成形过程中有可能出现边波缺陷,需优化辊压成形变形过程。结论 980 MPa先进高强钢材料在应用于辊压零件时,应在设计阶段充分考虑材料回弹特性,同时变形过程应合理,避免产生边波等质量缺陷。