熱成形高強鋼板及部件梯度力學性能研究.pdf

1、近年來，隨著高強度鋼熱成形技術的不斷發(fā)展，人們開始關注于在不同部位獲得不同的力學性能分布，進而提高熱成形零部件在車身碰撞過程中的綜合服役性能。因此，一種具有梯度力學性能的熱成形高強鋼零部件得到了汽車制造業(yè)的關注與應用。基于高強度鋼熱成形技術，可以通過控制工藝流程參數(shù)來調整淬火過程中的冷卻速率，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性能分布的熱成形零部件，使得其在改善車體結構服役性能中起到關鍵作用。因此，本文重點圍繞熱成形

2、高強鋼板及部件梯度力學性能規(guī)律和服役性能優(yōu)化開展相應研究。
　　首先，通過分區(qū)冷卻平板模具熱沖壓基礎工藝試驗，對梯度力學性能熱成形鋼板冷卻速率、強度、硬度規(guī)律之間的關系進行探討?；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、強度間的關系模型。研究結果表明:在不同的工藝參數(shù)下，冷卻速率實現(xiàn)了熱成形零件力學性能的梯度變化。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鋼板及零部件的機械性能分布。建立的冷卻速率-硬度-強度關系模型能夠真實有效地反映三者之間的正相關關系。
　　其次，基于不同工藝參數(shù)下得到的熱成形鋼板梯度力學性能變化規(guī)律，對典型車身B柱設計不同形式的梯度力學性能“三段式”分布模型，并進行防撞性能分析優(yōu)化。以碰撞過程中B柱吸能量和最大侵入量為評價指標，探討了梯度力學性能排布規(guī)律對梯度力學性能熱成形B柱側碰防撞性能的影響。結果表明:不同梯

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