高强度板U形件的回弹控制方法研究

摘要

汽车工业是衡量一个国家工业水平高低的重要标志之一。近年来，出于安全性、经济性和环保考虑，车身轻量化逐渐成为汽车(特别是轿车)工业发展的趋势之一，高强度钢板在汽车车身制造中得到大量应用。美国和日本从20世纪80年代初就开始使用低合金高强度钢板，使车身重量减轻20％～40％。到1992年日本各汽车厂的车身采用高强度板的平均比例占到23.3％，其中日产汽车公司占到30％以上。国内汽车生产厂家将原有车型的部分零件改用高强度钢，以减轻车重、提高安全性。由于高强度钢板屈服极限高，在成形的过程中塑性变形不完全，进而使得成形完毕后零件的回弹比较大，特别U形截面件的回弹更为突出。汽车零件中很多结构件都是U形截面件，例如车架大梁、横梁以及碰撞盒等。回弹严重的影响了零件的尺寸精度，生产中迫切的需要对此采用行之有效的措施。 在本文的研究过程中，首先针对生产中常用来控制U形件回弹的模具补偿法进行研究，得出了基于理想弹塑性材料模型、线性硬化材料模型、幂指数硬化材料模型等三种材料模型下补偿模具参数的计算公式，并且设计了相应的补偿模具对计算公式进行验证，结果表明幂指数硬化材料模型下计算公式具有较高的精度，运用该公式进行模具设计可以有效的控制U形件的回弹。 其次，结合某厂生产的汽车纵梁为研究对象，通过详细分析弯曲机理和U形件变形特点，得出回弹产生的根本原因和U形件回弹的特点，提出采用二次弯曲法来控制高强度板U形纵梁的回弹，运用有限元分析的方法对两次弯曲法做了可行性分析，并且进行了相应的生产验证，生产验证表明两次弯曲法可以有效的控制纵梁的回弹，使得零件达到技术要求。 最后结合有限元模拟技术和数据处理的线性回归技术，建立了高强度板U形件回弹的预测模型，并用生产中的零件给预测模型以验证，证明预测模型可以有效的对回弹进行预测，结合预测模型给出了回弹控制的模具结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2回弹研究的现状

1.2.1回弹理论研究

1.2.2回弹有限元模拟研究

1.2.3试验研究方面

1.3 U形件回弹控制方法

1.4课题意义及本论文主要研究工作

1.4.1课题意义

1.4.2本论文的研究目标

1.4.3本论文的主要研究内容

第2章回弹研究的有限元数值模拟

2.1引言

2.2回弹分析有限元数值模拟

2.2.1回弹分析有限元模拟的发展

2.2.2数值算法的运动方程及其离散

2.2.3运动方程求解方法

2.2.4平衡迭代方法及收敛准则

2.3基于DYNAFORM回弹有限元模拟参数设置

2.3.1材料模型

2.3.2单元类型的选择

2.3.3接触的选择

2.4本章小结

第3章U件回弹控制模具补偿法的研究

3.1引言

3.2弯曲变形区弯矩计算

3.2.1幂指数硬化材料模型下弯矩的计算

3.2.2线性硬化材料模型下弯矩的计算

3.2.3理想弹塑性材料模型下弯矩的计算

3.3补偿法模具参数L0′、R0′、R1、θ0确定

3.4实验验证

3.4.1实验设备及模具

3.4.2实验结果分析

3.5本章小结：

第4章高强度板U形纵梁回弹控制方法研究

4.1引言

4.2弯曲回弹分析

4.2.1弯曲变形区的应力分析

4.2.2 U形件弯曲回弹

4.3 U形件回弹控制的两次弯曲法

4.3.1两次弯曲的工艺过程

4.3.2两次弯曲的机理分析

4.4两次弯曲的可行性分析

4.4.1初成形数模的处理

4.4.2模拟结果分析

4.5实验验证

4.6本章小结

第5章基于数值模拟高强度板U件回弹预测研究

5.1引言

5.2模拟实验方案的设计

5.2.1工艺参数的选择

5.2.2模拟方案正交设计

5.2.3模拟结果的预处理

5.3线性回归模型的建立

5.3.1回归分析的特点

5.3.2高强度板U形件侧壁回弹量预测模型的建立

5.3.3高强度板U形件法兰回弹量预测模型的建立

5.4回归模型显著性检验

5.4.1侧壁回弹量预测模型的显著性检验

5.4.2法兰回弹量预测模型的显著性检验

5.5回归模型的实验验证

5.5.1实验设备与模具

5.5.2回归模型的验证

5.5.3基于回归模型U形件回弹控制方法

5.6本章小结

第6章总结与展望

6.1论文总结

6.1.1研究内容

6.1.2创新之处

6.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果