双相钢车身板成形的韧性断裂准则研究及应用

摘要

先进高强度双相钢以其较高的强度和良好的塑性在汽车产业用钢中越来越受到企业的青睐，但是先进高强度钢在冲压成形过程中由于剪切和颈缩竞争导致出现独有的断裂现象，困扰着车身板的成形工艺设计，阻碍着双相钢零件的尺寸精度与成形质量的进一步提高。
　　基于双相钢车身板成形剪切断裂机理的研究，通过对工程常用韧性断裂准则的比较与分析，采用了统一拉伸和剪切这两种现象的韧性断裂准则，利用单拉剪切试验和有限元仿真相结合对先进高强度双相钢剪切断裂进行了研究，提出利用应力三轴度和极限断裂应变的关系曲线作为判据，达到了对先进高强度双相钢冲压成形断裂预测的目的。
　　本文的主要研究内容包括：
　　1、概括了材料本构方程基础理论和弹塑性本构关系，总结了板料成形有限元分析的基本理论，为后续内容的研究打下坚实基础。
　　2、利用设计的剪切和拉伸试件对先进高强度双相钢材料进行性能试验与仿真分析，研究了DP780钢的剪切断裂机理。
　　3、研究了工程中常用的韧性断裂准则，对用来预测DP780钢断裂的适用性进行了详细的比较和评估，选取了能统一颈缩和剪切断裂的韧性断裂准则，并通过单拉剪切实验对准则未知参数进行了标定，以能够准确预测双相钢成形时的颈缩断裂和剪切断裂的竞争断裂行为。
　　4、研究了DP780钢在拉伸和剪切情况下的断裂特性，发现在拉伸过程中断裂应变随着应力三轴度的增加而降低，在剪切过程中断裂应变随着应力三轴度的增加而增加。提出利用应力三轴度和极限断裂应变的关系曲线作为剪切断裂的实用判据。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 车身板冲压成形断裂准则的研究现状

1.3 论文的研究目标及研究内容

1.4 本文的章节安排

第二章 板料成形有限元仿真的基本理论

2.1 引言

2.2 各向同性弹性本构理论

2.3 各向异性弹塑性本构理论

2.4 本章小结

第三章 先进高强度双相钢材料性能试验与仿真研究

3.1 引言

3.2 先进高强度钢DP780静态拉伸实验

3.3 先进高强度钢DP780剪切实验

3.4 本章小结

第四章 先进高强度双相钢成形过程韧性断裂准则的研究

4.1 引言

4.2 韧性断裂实验的数值模拟

4.3 常用韧性断裂准则的比较和评估

4.4新韧性断裂准则的建立

4.5 新建准则与摩尔库伦准则的比较

4.6 本章小结

第五章 车身板料成形断裂判据的研究及应用

5.1 引言

5.2 应力三轴度的确定方法

5.3 单轴拉伸下先进高强度双相钢的断裂特性研究

5.4 拉剪组合变形下先进高强度双相钢的断裂特性研究

5.5 双轴拉伸下先进高强度双相钢的断裂特性研究

5.6 B-W曲线的建立

5.7 拉弯成形断裂试验

5.8 汽车地板纵梁冲压成形仿真实例

5.9 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录：作者在读硕士期间发表的论文和参加的课题

致谢