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高强钢B字型截面管热弯曲成形工艺研究

谢强  
【摘要】:汽车轻量化的理论逐渐发展并得到大量应用,高强钢管类零部件在汽车领域的应用逐渐增多。传统高强钢管冷弯曲成形外力较大,质量较差,而热成形工艺仅仅对圆管和矩形管展开了研究,因此开发出一种适用于高强钢B字型截面管热弯曲成形的工艺势在必行。异形截面管在感应加热过程中,截面形状的不同导致感应线圈的不同,导致加热效果的不同;不同温度下热弯曲过程造成不同的组织相变,导致不同的组织性能,因此关于高强钢B字型截面管热弯曲工艺有必要进行深入研究。汽车B字型防撞梁作为汽车车身重要的零部件之一,结构的改善和重量的减轻意义重大。本文提出了一种新型的防撞梁生产工艺,结合B字型截面管在碰撞中的结构优势和热成形工艺带来的质量优势,在满足碰撞安全要求的前提下,弯曲成形高强钢B字型防撞梁。通过解析高温应力应变拉伸曲线,引入温度补偿因子得到了B1500HS材料本构修正模型;分析了高强钢B字型截面管热弯曲成形过程中受力情况,依据窄板弯曲理论,得到了不同平面的应力应变状态;通过解析空间中磁场分布的理论公式,得到电磁感应加热情况下涡流的数学理论模型;依据导磁体的驱流效应解决相邻通电导线之间存在的临近效应问题。建立高强钢B字型截面管的电磁感应加热有限元模型,利用ANSYS Maxwell进行仿真,得到了满足加热要求的合理电流参数,针对感应加热温度分布不均匀的情况,进行加热仿真优化,得到了合适的感应线圈几何参数;建立高强钢B字型截面管热弯曲成形过程有限元模型,利用ABAQUS/Explicit模块仿真了热弯曲成形过程,获得了合理的工艺参数。搭建了试验装置并确定实验方案,完成了高强钢B字型截面管热弯曲成形试验。通过对全尺寸偏差、固定截面偏差的检测分析,验证了理论分析的准确性;依据对弯曲半径、抗拉强度和表面硬度的数值对比,验证了感应加热和热弯曲成形过程有限元仿真模型的准确性。


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