基于厚度和應變映射方法的成形和抗凹性能聯合仿真

王連軒,楊 婷,牛月鵬,賈彩霞

(1.河鋼集團邯鋼公司, 河北 邯鄲 056015; 2.河鋼材料技術研究院, 石家莊 050000)

隨著環境和能源問題的日趨加重,輕量化成為汽車制造行業的一個大趨勢[1],汽車廠為實現輕量化而盡可能使用更薄的高強鋼,由此帶來的對抗凹性能的影響受到更多的關注[2-3]。作為評價和反映車身覆蓋件表面質量和使用性能的抗凹性能,直接反映了車身覆蓋件在外部載荷作用下抵抗凹陷變形的能力[4]。抗凹性能受材料厚度、屈服強度、成形引起的厚度減薄和應變硬化等多種因素的影響[5-7]。為更好評價材料的抗凹性能,國家標準GB/T 34477—2017以及中國汽車工程學會技術規范SAE-China J3201—2013分別制定了金屬材料和汽車覆蓋件板材的抗凹性能試驗方法[8-9],同時,隨著抗凹有限元數值模擬技術的不斷完善,國內外學者開展了相關仿真計算和研究[6,10-12]。但是目前抗凹性能仿真未全面考慮材料厚度、屈服強度、成形因素、材料硬化模型等對抗凹性能的影響,不能夠真實反映試樣的抗凹性能。本文按照SAE-China J3201—2013標準進行試樣成形和抗凹性能測試,并開展成形、抗凹性能仿真計算,考慮成形引起的厚度減薄和應變硬化對抗凹性能的影響,實現了成形-抗凹性能聯合仿真計算,對比了不同計算方法對抗凹性能結果的影響。

1 抗凹性能測試

1.1 抗凹實驗方法

研究對象為汽車外板常用牌號HC180BD+Z(厚度0.65 mm)。首先利用模具,并通過控制成形行程將板料沖壓成兩種變形量的試樣,然后使用半球形鋼制壓頭以一定加載速度對試樣進行加載,記錄力-位移曲線,最后通過曲線計算獲得初始剛度和失效凹陷載荷。……