拼焊板胀形成形不均匀性研究及数值仿真

摘要

拼焊板成形技术，特别是差厚拼焊板成形技术，是汽车轻量化的一个重要发展方向。在差厚拼焊板汽车覆盖件的冲压成形过程中，经常出现激光焊缝的移动和成形性能下降等问题，导致无法获得所需要的形状尺寸和性能的产品。差厚拼焊板成形机理是比较复杂的，由于板料厚度的差异，坯料的各个部分在成形过程中的受力状态及变形特点各不相同，相互间的作用和影响十分复杂，致使很多成形问题在零件和模具设计阶段无法准确预计。因此研究差厚拼焊板成形不均匀性，对其在汽车工业中的应用具有十分重要的意义。 本文以美国产GMW2M-ST-S冷轧低碳合金钢板激光焊接的差厚拼焊板为研究对象，采用了力学解析、数值模拟和物理试验相结合的方法。首先，采用弹塑性力学对胀形成形过程中差厚拼焊板的受力状态进行了理论分析，提出了影响差厚拼焊板成形的影响规律。然后，通过直线焊缝差厚拼焊板的胀形成形试验和有限元模拟，深入研究了板厚比参数、焊缝位置等因素对差厚拼焊板成形性能的影响，并通过相关的物理试验验证了有限元模型的正确性。其次，对曲线差厚拼焊板进行了半球胀形试验，分析了不同曲线形状、不同板厚比和不同板料宽度对拼焊板成形的影响，并通过有限元模拟深入研究了曲线焊缝形状与拼焊板成形性能之间的影响规律，比较了直线焊缝和曲线焊缝拼焊板的成形性能差异。通过以上研究，得到了板厚比、焊缝位置和曲线焊缝半径对于拼焊板成形高度以及焊缝移动量的模型和规律性，为工程设计提供了参考依据。最后，本文对拼焊板成形技术中需要进一步研究的工作提出了展望。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2拼焊板的国内外应用现状

1.3拼焊板成形技术的国内外研究现状

1.4数值模拟技术的发展

1.5存在的问题分析

1.6选题的目的和意义

1.7本文主要研究内容

第2章板料塑性成形理论及有限元法

2.1金属塑性变形的力学基础

2.1.1屈服条件与应力应变关系

2.1.2塑性硬化模型

2.1.3弹塑性本构关系

2.2板料塑性有限元法

2.2.1有限单元分析法的基本过程

2.2.2金属板料塑性成形有限元分析的基本理论

2.3小结

第3章拼焊板胀形的力学解析模型及有限元模型

3.1差厚拼焊板胀形力学解析模型的建立

3.1.1薄板胀形成形技术

3.1.2直线焊缝差厚拼焊板的力学解析模型

3.1.3曲线焊缝差厚拼焊板的力学解析模型

3.2拼焊板胀形成形有限元模型

3.2.1胀形试验冲压模具的几何建模

3.2.2胀形试验冲压模具的有限元建模

3.2.3拼焊板坯料的有限元建模

3.2.4拼焊板材料模型的建立

3.2.5拼焊板接触模型的建立

3.3小结

第4章直线焊缝差厚拼焊板成形性比较研究

4.1直线焊缝差厚拼焊板的胀形成形性

4.1.1板厚比对成形性的影响分析

4.1.2焊缝位置对成形性的影响分析

4.2直线焊缝差厚拼焊板胀形试验

4.3有限元模型和试验模型的成形性比对

4.4小结

第5章曲线焊缝差厚拼焊板成形性比较研究

5.1曲线焊缝拼焊板的试验条件及装备准备

5.2曲线焊缝差厚拼焊板的胀形成形性

5.2.1板厚比对成形高度的影响

5.2.2板料宽度对成形高度的影响

5.2.3焊缝形状对成形高度的影响

5.3曲线焊缝的数值分析研究

5.3.1有限元结果和试验结果的比较分析

5.3.2曲线焊缝和直线焊缝拼焊板的成形性能比对分析

5.4小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果