[发明专利]温热成形模拟及优化设计软件

说明书

技术领域

本发明涉及用于汽车轻量化高强度钢板及应用于汽车、航天航空轻量化铝镁合金及复合材料温热成形技术的温热成形模拟及优化设计软件。

背景技术

时下，安全、环保、节能成为汽车制造业发展的主题，采用高强度钢板冲压件制造车身既可以减轻车体重量，又能提高安全性，是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最好途径。高强度钢板，强度越高，越难成形。尤其是当强度达到1500MPa时，常规的冷冲压成形工艺几乎无法成形。因此，如何实现高强度钢板的高精度冲压成形就成为一项迫切需要解决的技术难题。温热成形技术(也称为热冲压技术)，是一项新型的专门用于成形高强度冲压件的先进制造技术，可用来成形强度高达1600MPa的冲压件，目前成为世界上众多汽车生产厂商关注的热点。

减轻车身重量的另外方法包括使用轻质合金(例如，铝、镁合金)，复合材料(例如碳纤维复合材料)；这些材料用于车身成形均要用到温热成形技术。

温热成形技术的发展迫切需要计算机模拟及优化设计软件来指导温热成形模具设计及工艺参数选取，温热成形模拟及优化设计软件是综合理论研究、实验分析及数值方法等科学研究方法与一体的科学成果。

发明内容

开发一个用于高强度钢板、铝镁合金及复合材料温热成形模拟及优化设计的软件。

该温热成形软件的多尺度本构模型及模拟包含温度对力学行为的影响、板材在高应变率下的弹塑性力学行为和高效收敛的非线性数值模拟方法；同时，成形过程是一个涵盖几何、物理非线性的接触力学问题，该温热成形模拟引入了温度-力学-相变等多场耦合因素及材料的率、温度相关性，该多场的非线性耦合问题的数值模拟高效、准确的考虑板料上、下表面接触的热传导温度分布，同时该软件考虑温热成形过程中模具的热传导、变形及高温时板料与模具的接触属性。

冷却系统也是温热成形技术的关键问题，良好的管路和流量分布可使板料均匀冷却，产生均匀的板料内部的马氏体组织，实现含管路布局优化功能的数值模拟也是本温热成形模拟及优化设计软件的内容。

该温热成形模拟及优化设计软件可以给出材料温热成形整个过程的温度分布、厚度分布、应变应力分布、硬度分布、材料组织百分比及材料成形极限图等，温度范围涵盖理论上材料的所有低温及所有高温，同时该软件还给出模具冷却系统、温热成形工艺参数的优化设计方案等。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明

图1为本发明软件的操作界面示意图。

图2为本发明软件模拟所得温度分布示意图。

图3为本发明软件模拟所得硬度分布图，横坐标为距离，纵坐标为硬度。

图4为本发明软件模拟所得温热成形整个过程中模具、板料温度随时间变化规律的示意图，横坐标为时间，纵坐标为温度。

图5为本发明软件模拟所得组织分布示意图。

具体实施方式

在温热成形模拟时，建立模具CAE分析模型，输入不同温度下材料的热力学参数或应用软件自身所提供的材料模型，然后输入相关的工艺参数、接触条件及选择相应的计算方法等，完成上述操作后进行数值计算，最后在软件后处理界面中查看所获得的模拟结果，例如图2、图3、图4、图5所示。

在上述温热成形模拟基础上进行温热成形的优化设计，获得最佳的工艺参数及模具设计方案。