熱成形高強(qiáng)鋼板及部件梯度力學(xué)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著高強(qiáng)度鋼熱成形技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開(kāi)始關(guān)注于在不同部位獲得不同的力學(xué)性能分布，進(jìn)而提高熱成形零部件在車身碰撞過(guò)程中的綜合服役性能。因此，一種具有梯度力學(xué)性能的熱成形高強(qiáng)鋼零部件得到了汽車制造業(yè)的關(guān)注與應(yīng)用。基于高強(qiáng)度鋼熱成形技術(shù)，可以通過(guò)控制工藝流程參數(shù)來(lái)調(diào)整淬火過(guò)程中的冷卻速率，改變熱沖壓成形后的零部件微觀組織，從而獲得擁有不同力學(xué)性能分布的熱成形零部件，使得其在改善車體結(jié)構(gòu)服役性能中起到關(guān)鍵作用。因此，本文重點(diǎn)圍繞熱成形

2、高強(qiáng)鋼板及部件梯度力學(xué)性能規(guī)律和服役性能優(yōu)化開(kāi)展相應(yīng)研究。
　　首先，通過(guò)分區(qū)冷卻平板模具熱沖壓基礎(chǔ)工藝試驗(yàn)，對(duì)梯度力學(xué)性能熱成形鋼板冷卻速率、強(qiáng)度、硬度規(guī)律之間的關(guān)系進(jìn)行探討?；诜蔷€性回歸方程分別建立了熱沖壓工藝因素中冷卻速率與硬度、強(qiáng)度間的關(guān)系模型。研究結(jié)果表明:在不同的工藝參數(shù)下，冷卻速率實(shí)現(xiàn)了熱成形零件力學(xué)性能的梯度變化。在冷卻速率影響下，淬火后微觀組織從鐵素體與珠光體，上、下貝氏體向馬氏體組織逐漸過(guò)渡，且冷卻速率的提升

3、能夠有效抑制回火馬氏體的生成，從而控制熱成形高強(qiáng)鋼板及零部件的機(jī)械性能分布。建立的冷卻速率-硬度-強(qiáng)度關(guān)系模型能夠真實(shí)有效地反映三者之間的正相關(guān)關(guān)系。
　　其次，基于不同工藝參數(shù)下得到的熱成形鋼板梯度力學(xué)性能變化規(guī)律，對(duì)典型車身B柱設(shè)計(jì)不同形式的梯度力學(xué)性能“三段式”分布模型，并進(jìn)行防撞性能分析優(yōu)化。以碰撞過(guò)程中B柱吸能量和最大侵入量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討了梯度力學(xué)性能排布規(guī)律對(duì)梯度力學(xué)性能熱成形B柱側(cè)碰防撞性能的影響。結(jié)果表明:不同梯

4、度力學(xué)性能排布的B柱不同部位力學(xué)性能對(duì)B柱整體側(cè)碰性能的影響顯著不同。在中間強(qiáng)度高兩端強(qiáng)度低的梯度力學(xué)性能排布下，B柱的綜合防撞性能得到明顯改善。
　　最后，基于B柱梯度力學(xué)性能的最優(yōu)排布規(guī)律，利用拉丁超立方設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)面近似模型建立了典型車身B柱側(cè)碰優(yōu)化模型，通過(guò)遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化分析，得到了基于梯度力學(xué)性能的B柱防撞性設(shè)計(jì)的Pareto解集并通過(guò)最小距離法得到最優(yōu)解。優(yōu)化結(jié)果表明:通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化分析獲得的具有最佳梯度力學(xué)