基于Dynaform软件的高强钢矩形管绕弯成形模拟研究

摘要

随着汽车车身轻量化的发展，车身材料已由传统的铝合金和低强度碳素钢逐步升级为高强度钢材。车身骨架采用高强钢薄壁矩形管不仅可以提高车身整体的承载能力，而且还可减小车身的重量。不过由于高强钢的塑性较低，成形窗口较小，因此在弯曲成形过程中很容易产生各种工艺缺陷。为了判断高强钢矩形管几何参数、材料参数及截面参数对弯管成形质量的影响程度，本文首先建立了高强钢矩形管绕弯成形的三维简化模型，在将简化模型导入Dynaform软件并模拟了不同尺寸与参数管件绕弯成形的整个过程后，得出了不同相对圆角半径、宽高比、屈强比及弯曲速度的高强钢矩形管绕弯成形过程的模拟结果，经过分析后得出了以下结论:
　　1.在高强钢矩形管的截面边长与弯曲半径一定时，其相对圆角半径较之相对壁厚对弯管畸变参数有着更大的影响;矩形管的相对圆角半径与相对壁厚越小，则管件的横截面畸变、最大壁厚减薄率与底板纵向皱波的最大高长比也就越大;
　　2.在高强钢矩形管的截面宽度一定时，其截面高度越大即管件宽高比越小，则管件的横截面畸变越大，最大壁厚减薄率越大，底板纵向皱波的最大高长比也就越大;
　　3.高强钢矩形管的屈强比越小，弯曲成形后管件的最大壁厚减薄率也就越大;
　　4.弯曲速度的变化对高强钢矩形管件的横截面畸变、最大壁厚减薄率与底板纵向皱波最大高长比的影响较小。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 管材弯曲成形过程介绍

1．1．1 拉弯成形

1．1．2 绕弯成形

1．1．3 辊弯成形

1．1．4 成形方法的选择

1．2 管材弯曲成形特点及成形缺陷

1．2．1 管材弯曲成形特点

1．2．2 管材弯曲成形缺陷

1．3 国内外研究现状

1．4 课题的主要研究内容

2 高强钢矩形管绕弯成形的理论基础

2．1 矩形管应力应变状态分析

2．2 矩形管应力应变分析

2．2．1 应力分析

2．2．2 应变分析

2．2．3 应变中性层的计算

2．3 矩形管横截面的变化

2．3．1 横截面高度变化

2．3．2 横截面宽度变化

2．4 矩形管弯曲质量影响因素理论分析

2．5 小结

3 矩形管绕弯成形有限元模型的建立

3．1 Dynaform软件介绍

3．2 数值模拟研究方案

3．3 矩形管绕弯模型的建立

3．3．1 创建几何模型

3．3．2 建立材料模型

3．3．3 网格划分

3．3．4 设置分析步及定义接触

3．3．5 施加荷载

3．4 数值模拟研究的可靠性验证

3．5 小结

4 高强钢矩形管绕弯成形模拟结果分析

4．1 矩形管弯曲起皱及截面畸变的型式

4．1．1 高强钢矩形管绕弯后截面畸变的型式

4．1．2 高强钢矩形管绕弯后的皱波型式

4．2 矩形管相对圆角半径的影响

4．2．3 矩形管相对圆角半径对⊿max的影响

4．2．4 矩形管相对圆角半径对底板纵向波皱高长比的影响

4．3 矩形管宽高比的影响

4．3．2 矩形管宽高比对η1和η2的影响

4．3．3 矩形管宽高比对⊿max的影响

4．3．4 矩形管宽高比对底板纵向波皱高长比的影晌

4．4 管材屈强比的影响

4．4．1 管材屈强比对λ1和λ2的影响

4．4．2 管材屈强比对η1和η2的影响

4．4．3 管材屈强比对⊿max的影响

4．4．4 管材屈强比对底板纵向波皱高长比的影响

4．5 弯曲速度的影响

4．5．1 弯曲速度对λ1和λ2的影晌

4．5．2 弯曲速度对η1和η2的影响

4．5．3 弯曲速度对⊿max的影响

4．5．4 弯曲速度对底板纵向皱波高长比的影响

4．6 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果