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高强钢汽车后柱加强板的成形研究

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第一章 绪论

1.1 高强度钢板的应用介绍

1.2 高强度钢板在国内外的发展与研究概况

1.3 高强度钢板的定义及成形性分析

1.3.1 高强度钢板的定义

1.3.2 高强钢的成形性分析

1.4 冲压件回弹的研究和发展现状

1.5 研究目的和内容

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究内容

第二章 回弹理论知识及有限元模拟

2.1 回弹产生的机理

2.2 回弹的控制方法

2.3 有限元数值模拟介绍

2.3.1 冲压成形有限元模拟软件的应用现状

2.3.2 有限元算法的选择

2.3.3 材料模型及单元类型

2.3.4 单元网格划分

2.3.5 接触处理

2.3.6 摩擦模型

2.4 本章小结

第三章 右后柱加强板冲压成形数值模拟分析

3.1 右后柱加强板的工艺分析

3.2 右后柱加强板的有限元模拟设置

3.2.1 有限元模型

3.2.2 数值模拟参数的设置

3.2.3 成形质量判断标准

3.3 毛坯尺寸对模拟结果的影响

3.4 普通钢和高强钢材料的回弹比较

3.4.1 四种不同材料的性能参数

3.4.2 回弹分析方法介绍

3.4.3 不同材料的模拟结果比较与分析

3.4.4 回弹试验验证

3.5 本章小结

第四章 回弹控制措施及数值模拟研究

4.1 分块压边圈法

4.1.1 分块压边圈上无拉延筋的有限元模拟

4.1.2 分块压边圈上设置拉延筋的有限元模拟

4.2 压底法

4.3 局部附加工艺加强筋法

4.4 三种控制回弹措施的优缺点比较

4.5 本章小结

第五章 右后柱加强板优化预测模型的建立

5.1 优化变量和优化目标的选取

5.1.1 优化变量的确定

5.1.2 优化目标的确定

5.2 正交试验法

5.3 人工神经网络(ANN)优化预测模型的建立

5.3.1 输入输出参数的确定

5.3.2 网络结构及训练方法的确定

5.3.3 BP神经网络训练结果

5.4 遗传算法GA寻优

5.4.1 遗传算法基础知识

5.4.2 遗传算法的运算流程

5.4.3 基于MATLAB7.0的遗传算法和神经网络相结合的优化程序

5.5 GA优化结果分析及数值模拟验证

5.6 优化结果对比

5.7 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 研究总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

汽车内覆盖件是汽车构成中很重要的组成部分,其中的内板、加强板等车身骨架类结构件产品尺寸比较大、形状复杂、各部分变形很不均匀,采用高强钢材料成形此类零件时,容易出现回弹、起皱和开裂等缺陷,尤其是回弹缺陷更加突出,因而冲压质量合格的高强钢零件难度较大。
   本文以汽车后柱加强板为研究对象,借助有限元模拟软件Dynaform来解决零件的成形缺陷,重点控制或消除零件的回弹缺陷。首先,根据零件的结构特点和性能要求,设计合理的拉深数模;根据零件材料和工艺参数范围,通过试错法对拉深数模进行模拟,确定合理的工艺参数,消除零件的起皱和开裂缺陷。其次,利用普通低碳钢对零件进行模拟,通过对比模拟结果,得出普通低碳钢和高强钢成形零件时成形质量的差异,总结出材料的性能参数对成形质量,尤其是回弹量的影响规律。再次,鉴于采用高强钢成形零件时,通过前面对工艺参数的优化,起皱和拉裂已经基本解决,但回弹现象仍然很显著,通过采用新的成形方案,同时优化工艺参数来减小和控制零件的回弹量。最后,选取成形后的最大减薄率和Z向回弹量作为优化目标,结合数值模拟、正交实验、BP神经网络和遗传算法对工艺参数进行优化,建立该零件的优化预测模型,并通过有限元模拟验证该模型的准确性。
   研究表明,高强钢相比普通钢材料由于屈强比大、应变硬化指数和各向异性系数小,因而更容易产生起皱和开裂缺陷,同时卸载后的回弹量较大,难以保证覆盖件的尺寸精度。通过改进零件的成形方案、建立优化预测模型,不仅消除了零件的起皱和开裂缺陷,还将Z向回弹量控制在允许的“2mm”工程范围内,满足零件的成形精度和装配要求。
   该零件的研究成果对同类汽车结构件的工艺分析和模具设计具有一定的指导作用。

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