温度对薄板抗起皱性能的影响研究

摘要

在冷冲压成形过程中板料的变形产生的热以及板料和模具摩擦产生的热将使得模具和薄板的温度升高，在一定条件下的U形件连续快速冲压甚至可使冲压板的温度达到一百摄氏度以上，严格来讲这样的状况下的冲压已经不能算真正意义上的冷冲压。温度的升高能引起板料的力学性能和板材厚度一定程度的变化，势必会对板料的抗皱性能产生一定的影响，从而直接影响到成形件的表面质量。因此研究从常温到一百多摄氏度这一温度范围内温度变化对薄板抗起皱性能的影响具有重要的意义。
　　深冲用钢以其优异的延展性使其在汽车生产等领域得到了越来越广泛的应用，但其易起皱问题也日渐突出。本文选用深冲用钢DC04为试件材料，以试件中心部位的起皱高度为评价指标分别进行了常温（23℃）、75℃和150℃三个温度下的方板对角拉伸试验（YBT）来探究板材在该三个温度下的抗起皱性能变化情况。
　　为获得用于仿真的不同温度下的板材的力学性能进行了不同温度下的单向拉伸试验，得到了薄板材料在常温（23℃）、75℃和150℃三个温度下的弹性模量、切线模量和屈服强度的值，总结得出温度变化对以上参数的影响规律。
　　进行了基于LS-DYNA的不同温度下的YBT试验仿真，发现拉伸力-拉伸位移曲线的仿真结果和试验结果吻合较好。对比各温度下方板拉伸起皱时刻和起皱高度的仿真结果发现从23℃到150℃板料的抗起皱性能随温度的升高的变化情况，使试验结果得到验证。
　　采用均匀设计方法，研究温度从常温升至150℃引起的材料的弹性模量E、屈服强度ss、切线模量Et、材料厚度t四个材料参数变化对抗皱性能的影响，并从单参数浮动和多参数交互两个角度对这四个参数进行了起皱高度的敏感度分析，分析表明以上各个参数对起皱高度影响显著性水平依次为屈服强度、切线模量、弹性模量和板材厚度。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 深冲用钢的研究现状

1.3 汽车覆盖件起皱问题研究现状

1.4 起皱的机理、影响因素及解决方法

1.5 冷冲压成形过程中温度场变化的研究现状

1.6 本文研究内容

第2章 薄板冲压成形有限元仿真理论和方法

2.1 引言

2.2 大变形弹塑性有限元理论

2.3 材料本构方程基本理论

2.4 基于能量法的YBT失稳理论

2.4 小结

第3章 不同温度下的方板对角拉伸试验

3.1 引言

3.2 不同温度下的YBT试验

3.3 试验结果分析

3.4 小结

第4章 不同温度下的方板对角拉伸试验仿真

4.1 引言

4.2 不同温度下单向拉伸试验

4.3 不同温度下的方板对角拉伸试验仿真

4.4 仿真结果及分析

4.5 小结

第5章 薄板抗起皱性能的参数敏感性分析

5.1 引言

5.2 单参数敏感性分析

5.3 基于回归模型的敏感性分析

5.4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文