超高强钢构件热冲压成形理论与技术

《节能与新能源汽车关键技术研究丛书》聚焦国家节能减排和发展战略性新兴产业的需求，瞄准国际前沿科技，服务汽车产业转型升级和国家经济建设。丛书由清华大学欧阳明高院士担任主编；作者由包含国家杰青、*在内的国内外一流学者亲自领衔执笔，他们是国内外新能源汽车研究领域*高水平的代表，具有较高的权威性。著作内容为作者承担国家重点研究项目成果的结晶，原创性强、学术水平高、体现自主知识产权。具有较高的学术价值、出版价值和产业应用价值。

   本书是介绍超高强钢构件先进制造技术的学术著作。本书以超高强钢构件热冲压成形制造技术为背景，系统阐述了超高强钢构件热冲压成形理论、工艺及装备。全书共分6章，在介绍超高强钢构件热冲压成形研究背景和重要意义的基础上，详细阐述了超高强钢热力耦合塑性变形行为与组织演变机理、超高强钢构件等强度/变强度热冲压成形工艺、伺服热冲压成形工艺设计方法与系统、热冲压模具与伺服成形装备等。本书适合从事超高强钢构件热冲压成形理论研究，工艺装备开发、生产和应用的专业工程技术人员使用，也可作为高等院校相关专业研究生的参考书。

华林，教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。西安交通大学机械工程专业博士研究生毕业，获工学博士学位。现任现代汽车零部件技术湖北省重点实验室主任。兼任中国汽车工程学会常务理事，中国机械工程学会塑性工程分会副理事长、材料成形与模具技术国家重点实验室学术委员、《中国机械工程》和《塑性工程学报》编委。长期从事机械与汽车工程教学科研工作，主持筹备建设了车身工程本科专业方向，主持了车辆工程卓越工程师专业建设。入选人事部新世纪百千万人才工程，并获得了国务院政府特殊津贴。

   第1章超高强钢构件热冲压成形概述1

1.1汽车轻量化背景与重要意义1

1.2高强钢分类、特点及应用2

1.3汽车薄板构件冲压成形特点与性能评定方法4

1.3.1冲压成形特点及其在汽车薄板构件上的应用4

1.3.2汽车薄板构件冲压成形性能评定方法5

1.4超高强钢热冲压成形及存在的技术难题7

1.5本章小结9

本章参考文献9

第2章超高强钢热力耦合塑性变形行为与组织演变机理11

2.1高温拉伸变形行为与组织演变规律11

2.1.1高温拉伸试验与应力应变曲线11

2.1.2断裂区微观组织演变14

2.2高温本构模型27

2.2.1基于唯象的宏观本构模型28

2.2.2耦合位错密度的黏弹塑性微观本构模型33

2.3高温胀形试验与组织演变规律53

2.3.1高温胀形试验及结果分析53

2.3.2EBSD试验及结果分析55

2.4高温成形极限试验与成形极限模型66

2.4.1高温成形极限试验及结果分析66

2.4.2宏观高温成形极限模型70

2.4.3耦合损伤的黏塑性成形极限模型76

2.5本章小结79

本章参考文献80

第3章超高强钢构件等强度热冲压成形工艺83

3.1基于复相组织精细调控的高强韧热冲压方法83

3.1.1试验材料与试验方案83

3.1.2热变形条件对力学性能的影响88

3.1.3热变形条件对组织演变与断口形貌的影响96

3.2典型构件热冲压成形分析与组织精细调控105

3.2.1中立柱热冲压有限元模型105

3.2.2工艺参数对热冲压中立柱成形质量的影响规律107

3.2.3中立柱热冲压试验与结果分析114

3.2.4形变对马氏体相的影响规律和机理118

3.2.5形变对残余奥氏体相的影响规律和机理123

3.3本章小结125

本章参考文献125

第4章超高强钢构件变强度热冲压成形工艺129

4.1梯度性能构件定制策略与高强韧热冲压成形方法129

4.1.1侧面碰撞有限元模型的建立130

4.1.2轻量化中立柱加强板侧碰性能分析133

4.1.3中立柱加强板梯度性能分区优化设计136

4.1.4梯度性能中立柱加强板热冲压成形153

4.2考虑变形效应的中立柱多目标优化设计与热冲压成形165

4.2.1塑性变形效应网格变量映射流程165

4.2.2考虑塑性变形效应的变强度中立柱侧碰有限元模型167

4.2.3塑性变形效应对中立柱耐撞性的影响169

4.2.4基于GrayTaguchi方法的中立柱强度分布优化设计171

4.3拼焊门环变强度热冲压成形182

4.3.1基于分区控温的拼焊门环变强度热冲压成形工艺182

4.3.2工艺参数对拼焊门环成形质量的影响规律187

4.3.3拼焊门环变强度热冲压工艺优化与回弹补偿197

4.4典型超高强钢构件变强度热冲压成形制造211

4.5本章小结212

本章参考文献213

第5章伺服热冲压成形工艺设计方法与系统215

5.1D1800HFD超高强钢热冲压工艺特征规划215

5.1.1超高强钢板热冲压模拟试验215

5.1.2超高强钢热加工图建立与分析223

5.1.3超高强钢热冲压工艺曲线特征的规划229

5.2基于混阶样条曲线的超高强钢伺服工艺曲线232

5.2.1超高强钢伺服热冲压工艺曲线设计原则233

5.2.2基于混阶样条曲线的超高强钢伺服工艺曲线设计241

5.3伺服热冲压工艺智能设计系统及应用249

5.3.1系统开发环境及开发工具250

5.3.2系统总体架构设计251

5.3.3关键模块功能实现252

5.3.4典型构件伺服热冲压成形仿真验证258

5.4本章小结268

本章参考文献269

第6章热冲压模具与伺服成形装备271

6.1热冲压成形模具271

6.1.1热冲压模具整体结构设计271

6.1.2热冲压模具冷却管道设计276

6.1.3热冲压模具制造288

6.2机械伺服压力机291

6.2.1压力机分类与特点291

6.2.2典型肘杆式伺服压力机292

6.3伺服热冲压自动化生产线298

6.3.1伺服热冲压生产线组成与设计要求298

6.3.2典型伺服热冲压生产线系统300

6.4本章小结309

本章参考文献309

第1章超高强钢构件热冲压成形概述1

1.1汽车轻量化背景与重要意义1

1.2高强钢分类、特点及应用2

1.3汽车薄板构件冲压成形特点与性能评定方法4

1.3.1冲压成形特点及其在汽车薄板构件上的应用4

1.3.2汽车薄板构件冲压成形性能评定方法5

1.4超高强钢热冲压成形及存在的技术难题7

1.5本章小结9

本章参考文献9

第2章超高强钢热力耦合塑性变形行为与组织演变机理11

2.1高温拉伸变形行为与组织演变规律11

2.1.1高温拉伸试验与应力应变曲线11

2.1.2断裂区微观组织演变14

2.2高温本构模型27

2.2.1基于唯象的宏观本构模型28

2.2.2耦合位错密度的黏弹塑性微观本构模型33

2.3高温胀形试验与组织演变规律53

2.3.1高温胀形试验及结果分析53

2.3.2EBSD试验及结果分析55

2.4高温成形极限试验与成形极限模型66

2.4.1高温成形极限试验及结果分析66

2.4.2宏观高温成形极限模型70

2.4.3耦合损伤的黏塑性成形极限模型76

2.5本章小结79

本章参考文献80

第3章超高强钢构件等强度热冲压成形工艺83

3.1基于复相组织精细调控的高强韧热冲压方法83

3.1.1试验材料与试验方案83

3.1.2热变形条件对力学性能的影响88

3.1.3热变形条件对组织演变与断口形貌的影响96

3.2典型构件热冲压成形分析与组织精细调控105

3.2.1中立柱热冲压有限元模型105

3.2.2工艺参数对热冲压中立柱成形质量的影响规律107

3.2.3中立柱热冲压试验与结果分析114

3.2.4形变对马氏体相的影响规律和机理118

3.2.5形变对残余奥氏体相的影响规律和机理123

3.3本章小结125

本章参考文献125

第4章超高强钢构件变强度热冲压成形工艺129

4.1梯度性能构件定制策略与高强韧热冲压成形方法129

4.1.1侧面碰撞有限元模型的建立130

4.1.2轻量化中立柱加强板侧碰性能分析133

4.1.3中立柱加强板梯度性能分区优化设计136

4.1.4梯度性能中立柱加强板热冲压成形153

4.2考虑变形效应的中立柱多目标优化设计与热冲压成形165

4.2.1塑性变形效应网格变量映射流程165

4.2.2考虑塑性变形效应的变强度中立柱侧碰有限元模型167

4.2.3塑性变形效应对中立柱耐撞性的影响169

4.2.4基于GrayTaguchi方法的中立柱强度分布优化设计171

4.3拼焊门环变强度热冲压成形182

4.3.1基于分区控温的拼焊门环变强度热冲压成形工艺182

4.3.2工艺参数对拼焊门环成形质量的影响规律187

4.3.3拼焊门环变强度热冲压工艺优化与回弹补偿197

4.4典型超高强钢构件变强度热冲压成形制造211

4.5本章小结212

本章参考文献213

第5章伺服热冲压成形工艺设计方法与系统215

5.1D1800HFD超高强钢热冲压工艺特征规划215

5.1.1超高强钢板热冲压模拟试验215

5.1.2超高强钢热加工图建立与分析223

5.1.3超高强钢热冲压工艺曲线特征的规划229

5.2基于混阶样条曲线的超高强钢伺服工艺曲线232

5.2.1超高强钢伺服热冲压工艺曲线设计原则233

5.2.2基于混阶样条曲线的超高强钢伺服工艺曲线设计241

5.3伺服热冲压工艺智能设计系统及应用249

5.3.1系统开发环境及开发工具250

5.3.2系统总体架构设计251

5.3.3关键模块功能实现252

5.3.4典型构件伺服热冲压成形仿真验证258

5.4本章小结268

本章参考文献269

第6章热冲压模具与伺服成形装备271

6.1热冲压成形模具271

6.1.1热冲压模具整体结构设计271

6.1.2热冲压模具冷却管道设计276

6.1.3热冲压模具制造288

6.2机械伺服压力机291

6.2.1压力机分类与特点291

6.2.2典型肘杆式伺服压力机292

6.3伺服热冲压自动化生产线298

6.3.1伺服热冲压生产线组成与设计要求298

6.3.2典型伺服热冲压生产线系统300

6.4本章小结309

本章参考文献309