宽厚板弯曲回弹解析模型研究

摘要

近年来，汽车工业的快速发展使得汽车轻量化成为重点研究的课题，也使得高强钢板、铝合金板以及三明治板等轻质材料得到重视。但是，这些材料在制造过程中都存在一个共同的问题，即回弹问题。不同板材的回弹机理不尽相同，而且也有着不同的应力应变状态，这更增大了回弹问题的复杂性。本文基于此背景，对板料的弯曲回弹解析模型进行了研究，以期可以提升对简单弯曲件回弹预测的效率和准确性。 首先，对梁、板、壳理论进行了对比分析，着重分析了梁、板理论的基本方程和假设，确定了后续建立弯曲回弹模型应选择的理论。 其次，针对宽厚板的弯曲回弹预测，基于Timoshenko梁理论假设和平面应变假设，分别建立了不考虑中性层移动、考虑中性层移动以及同时考虑中性层移动和板厚变薄的遵循Hill48屈服准则并满足指数强化模型的弯曲回弹解析模型，对这些模型的计算结果通过实验进行对比验证，得出了它们之中最好的解析模型。 最后，在宽厚板的弯曲回弹解析模型基础上，针对三明治板和板厚方向硬度呈连续梯度变化的热成形高强钢板的弯曲回弹预测问题，分析了这两种板料厚度方向上的应力分布特点，建立了求解这两种板料的弯曲回弹解析模型。同时，用ABAQUS软件进行了相应的数值模拟，将解析结果与模拟结果及实验结果进行了对比，验证了解析模型的可行性。

目录

声明

1 绪论

1.1 几种常见的轻量化材料

1.2 回弹的研究现状

（1） 板料弯曲回弹解析模型研究现状

（2） 弯曲回弹研究现状分析

1.3 主要研究内容

2梁、板、壳理论及回弹机理

2.1 梁、板、壳理论

2.1.2 Mindlin板理论和Reissner板理论的基本假设

2.2 回弹机理

2.2.1 弯曲变形过程

2.2.2 卸载过程

2.3 本章小结

3 弯曲回弹解析模型

3.1 基于Kirchhoff直法线假设的弯曲回弹解析模型

3.1.1 基本假设

3.1.2 弯矩的求解

3.1.3 回弹角的求解

3.2 基于Timoshenko梁理论的弯曲回弹解析模型

3.2.1 基本假设

3.2.2 本构方程

3.2.3 回弹解析模型的建立

3.2.4 考虑中性层内移的Timoshenko梁理论回弹解析模型

3.2.5 考虑中性层内移和板厚变薄的Timoshenko梁理论回弹解析模型

3.3 实验验证

3.4 本章小结

4 三明治板的弯曲回弹解析模型

4.1 三明治板弯曲回弹解析模型的建立

4.1.1 基本假设

4.1.2 弯曲横截面应力分析

4.1.3 三明治板弯曲过程截面弯矩求解

4.1.4 回弹角的求解

4.2 三明治板弯曲回弹数值模拟分析

4.2.1 冲压过程数值模拟

4.2.2 回弹过程数值模拟

4.2.3 数值模拟结果及分析

4.3 实验验证

4.4 本章小结

5 板厚方向硬度呈梯度变化的热成形高强钢板的弯曲回弹解析模型

5.1 热成形高强钢回弹理论模型建立

5.1.1 基本假设

5.1.2 弯曲横截面应力分析

5.1.3 弯曲过程截面弯矩求解

5.1.4 回弹角的求解

5.2 热成形高强钢板的弯曲回弹数值模拟分析

5.2.1 冲压过程数值模拟

5.2.2 回弹过程数值模拟

5.2.3 数值模拟结果及分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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