DP780高强钢板坯电磁成形有限元分析

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电磁成形以其在改善材料成形性方面的优势为解决高强钢板材成形问题提供了可能。为此,本文在DP780高强钢高速率本构模型和动态变形行为、基于驱动片的平板件电磁成形有限元仿真和工艺参数等方面进行了研究,为高强钢电磁成形的工艺研究提供了理论依据。  通过准静态拉伸实验和分离式霍普金斯拉杆动态拉伸试验,获得了不同应变率下试样的应力应变曲线,分析了应变率对DP780力学性能的影响,建立了高强钢在高应变率条件下的Johnson-Cook本构模型。研究结果表明:应变率从1150s-1上升到1900s-1时试样的屈服强度和极限拉伸强度显著增加,DP780板材有一定的应变率敏感性;应变率继续升高到2800s-1和4200s-1时两者变化并不明显,甚至极限拉伸强度略有下降,这是由于应变率增加,材料产生绝热温升引起的热软化效应对力学性能的影响。  基于ANSYS有限元软件,在Multiphysics模块中建立电路和二维磁场模型,分析得到了放电电流、驱动片感应电流、电磁场模型磁力线分布和驱动片上磁场力等结果。采用ANSYS/LS-DYNA显式分析模块对结构场进行分析,编制APDL命令流实现磁场力载荷的传递,提取J-C本构模型参数,实现了驱动片作用下高强钢板坯电磁成形过程的有限元仿真。  结合正交试验,研究了放电电压、放电频率、驱动片厚度和驱动片与线圈间距等参数对成形高度的影响。研究结果表明:放电电压越高,放电能量越大,板坯胀形高度增加;放电频率对胀形高度影响最显著,驱动片厚度影响最小;在一定范围内,驱动片与线圈间距越小越好,从实际应用考虑,间隙值应在2mm左右。
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