拼焊板成形性能及其在方盒形件拉深成形中的應(yīng)用研究.pdf

1、拼焊板成形技術(shù)是指采用不同厚度、不同材質(zhì)或不同表面涂層的板材，經(jīng)下料后焊接成整體預(yù)制板坯，再進行沖壓成形的工藝方法。拼焊板成形技術(shù)在減少車身重量、增強車身結(jié)構(gòu)安全性等方面具有重要作用。近年來，隨著社會對環(huán)境保護、節(jié)能減排等要求越來越高，拼焊板成形技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。但是，拼焊板母材或厚度不同或強度不同，且存在焊縫和熱影響區(qū)，導致拼焊板在成形技術(shù)上與常規(guī)單一板材相比有很大不同，有很多新的技術(shù)問題亟待解決，如拼焊板激光焊接、

2、焊接區(qū)對拼焊板成形的影響和成形極限等問題。因此，對拼焊板激光焊接過程、焊縫及熱影響區(qū)金屬力學性能測定、拼焊板成形極限以及拼焊板拉深成形過程控制等問題進行深入研究具有十分重要的意義。
　　本文首先研究了不同焊接功率和不同焊接速度對拼焊板激光焊接接頭宏觀質(zhì)量的影響規(guī)律，給出了課題研究用拼焊板的合理焊接工藝參數(shù)取值范圍，并基于顯微組織分析、硬度測試等試驗對拼焊板激光焊接接頭進行了質(zhì)量檢測。通過“小尺寸型”拼焊板試樣單向拉伸、混合法則和納

3、米壓痕等技術(shù)，分別建立了拼焊板焊縫及熱影響區(qū)金屬的平均和非平均彈塑性力學性能測定模型。采用Erichsen杯突試驗對比了忽略和考慮焊縫及熱影響區(qū)金屬彈塑性力學性能對拼焊板成形結(jié)果的影響。
　　基于塑性本構(gòu)關(guān)系和Hosford屈服準則，在拼焊板焊縫及熱影響區(qū)金屬的彈塑性力學性能已知條件下，提出了一種能較好預(yù)測同材等厚拼焊板成形極限的理論計算方法。對于異厚拼焊板，建立了從細觀損傷角度預(yù)測拼焊板成形極限的GTN（Gurson-Tverg

4、aard-Needleman）模型，采用有限元軟件ABAQUS，耦合基于Mises屈服準則的彈塑性GTN損傷模型，對異厚拼焊板的成形極限進行了預(yù)測。設(shè)計了拼焊板半球凸模脹形物理試驗，試驗過程中通過改變試件的寬度得到了不同應(yīng)變狀態(tài)下完整的拼焊板成形極限圖，并與前面兩種預(yù)測模型得到的拼焊板成形極限圖進行了對比分析。
　　綜合考慮焊縫及熱影響區(qū)金屬彈塑性力學性能，以拼焊板成形極限圖作為拼焊板方盒形件拉深成形的破裂判據(jù)，建立了拼焊板方盒形

5、件拉深成形的有限元數(shù)值模擬模型。著重分析了拉深成形過程中壓邊力這一最重要且易于控制的工藝參數(shù)對拼焊板方盒形件拉深成形極限、焊縫移動和側(cè)壁起皺（對于錐壁類方盒形件而言）的影響規(guī)律，給出了較優(yōu)的壓邊力加載方式。
　　引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析了拼焊板方盒形件拉深成形過程中的主要影響因素，建立了拼焊板方盒形件拉深成形過程中較優(yōu)的壓邊力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。基于正交試驗設(shè)計和有限元數(shù)值模擬構(gòu)建了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型所需的訓練樣本，從而實現(xiàn)了壓邊力