本發(fā)明涉及成形技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法。

背景技術(shù)：

1、目前，隨著汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，節(jié)能與安全成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。研究表明，汽車(chē)質(zhì)量每下降10％，其燃油經(jīng)濟(jì)性將提高6～8％，排放下降4％。輕量化是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)節(jié)能減排最直接有效的手段之一。汽車(chē)鋁板具有密度低、比強(qiáng)度高、行人碰撞安全性好、回收利用效率高等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，采用鋁材代替鋼材，減重效果明顯，但成本上升也同樣明顯。而鋼鋁混合的車(chē)身結(jié)構(gòu)，可以很好的結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)輕量化和成本的優(yōu)化。

2、鋼鋁異種材料連接，需要考慮鋼材與鋁材的熱膨脹系數(shù)和彈性模量的不同、散熱速率存在較大差別，尤其是汽車(chē)用鋁的應(yīng)用，汽車(chē)用鋼鋁鉚接部件在涂裝工序的烘烤溫度高，在烘烤加熱過(guò)程中鉚接部件的強(qiáng)度和連接方式存在差異性；涂裝工藝過(guò)程中，由于鋼鋁的熱膨脹系數(shù)不同，同條件下鋁的熱膨脹系數(shù)約為鋼的2倍，會(huì)存在部件固定約束條件下不同部件的熱膨脹差異所導(dǎo)致的撓曲變形風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)質(zhì)量缺陷影響交付質(zhì)量。為考量涂裝鋼鋁部件鉚接部件熱變形影響，需結(jié)合實(shí)驗(yàn)建立有效的鋼鋁混合結(jié)構(gòu)熱變形預(yù)測(cè)模型，以便為進(jìn)一步分析鋼鋁混合具體零部件的熱變形提供有效的計(jì)算仿真建模基準(zhǔn)和方法。

3、奧迪公司在鋼鋁混合結(jié)構(gòu)的熱變形方面也有大量研究，其工程師j.

4、regensburger以audi?tt為案例，研究了鋁合金的蠕變時(shí)效行為對(duì)鋼鋁車(chē)身結(jié)構(gòu)烘烤熱變形影響。側(cè)重鋁合金的蠕變時(shí)效機(jī)理，未整體建模仿真分析鋼鋁材料熱膨脹性能。

5、北京航空航天大學(xué)提出了一種基于有限元技術(shù)考慮熱膨脹的超塑成形模具設(shè)計(jì)方法(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01510778965.8，公開(kāi)號(hào)為cn105335568a)，該技術(shù)采用不同仿真階段使用不同的材料熱膨脹性能，解決了模具材料和零件材料的熱膨脹性能差異引起的零件成形誤差問(wèn)題，該方法側(cè)重于超塑成形模具的熱膨脹成形補(bǔ)償修模。

6、卓郎紡織機(jī)械有限公司提出了一種具有抗熱變形功能的鋁合金活動(dòng)蓋板(專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為cn113802220a)，該技術(shù)提出在鋁合金蓋板骨架內(nèi)設(shè)接觸式連接的鋼制等溫平衡件，解決鋼鋁不同熱膨脹特性導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)弓橋弧狀變形問(wèn)題。

7、重慶長(zhǎng)安汽車(chē)提出的一種前罩涂裝翻轉(zhuǎn)變形預(yù)測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?02111438888.3，公開(kāi)號(hào)為cn1142154240a)，該技術(shù)提出了基于鋼制前罩涂裝電泳工藝參數(shù)及工裝支撐定位參數(shù)對(duì)仿真覆蓋件模型進(jìn)行加載約束和計(jì)算，使用abaqus分析軟件與本文不同，分析方法并未考慮鋼鋁異種材料熱膨脹特性和膠粘特性。

8、以上公開(kāi)文獻(xiàn)所述的鋼鋁建模或設(shè)計(jì)方法均未能實(shí)現(xiàn)建立有效表征鋼鋁混合覆蓋件熱變形建模的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，建立了一套可靠表征汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建?；鶞?zhǔn)和方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，包括以下步驟：

4、s1、擬以真實(shí)工況對(duì)鋼鋁混合覆蓋件涂裝、烘烤過(guò)程進(jìn)行建模模擬，建立覆蓋件模型；

5、s2、設(shè)定所述覆蓋件模型的鋼板、鋁板在不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)；

6、s3、利用沖壓仿真軟件ls-dyna進(jìn)行沖壓仿真建模；

7、s4、將仿真模型和實(shí)測(cè)的鋼鋁溫度變化進(jìn)行比較，將烘烤溫度簡(jiǎn)化為線性關(guān)系；

8、s5、對(duì)鋼鋁混合覆蓋件的熱變形進(jìn)行分析；

9、s6、對(duì)各關(guān)鍵參數(shù)按步驟s5的關(guān)鍵各點(diǎn)進(jìn)行敏感性分析和優(yōu)化，得到實(shí)際模型精度。

10、較佳的，所述步驟s2中，所述鋼板、所述鋁板在不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)為彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、塑性硬化剛度和熱膨脹系數(shù)；

11、不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)的取值在溫度區(qū)間δt的范圍內(nèi)。

12、較佳的，所述步驟s2中，溫度區(qū)間δt的范圍在30℃～60℃。

13、較佳的，所述步驟s3中利用沖壓仿真軟件ls-dyna進(jìn)行沖壓仿真建模具體步驟如下：

14、s31、所述覆蓋件模型的選取；

15、s32、所述覆蓋件模型的網(wǎng)格劃分；

16、s33、所述覆蓋件模型的邊界條件約束；

17、s34、采用薄殼單元的隱式算法進(jìn)行計(jì)算；

18、s35、所述覆蓋件模型上的鉚接、點(diǎn)焊、結(jié)構(gòu)膠、減震膠部位在ls-dyna的模擬中采用了tied接觸的連接方式模擬，其余部位選擇面面自動(dòng)接觸方式。

19、較佳的，所述覆蓋件模型采用全尺寸模型。

20、較佳的，所述步驟s32中，在處理所述覆蓋件模型的網(wǎng)格時(shí)，直接通過(guò)沖壓的網(wǎng)格生成幾何，再劃分網(wǎng)格；在劃分網(wǎng)格時(shí)，在重點(diǎn)位置細(xì)分網(wǎng)格1mm～2mm，其他位置增大網(wǎng)格尺寸4mm～8mm。

21、較佳的，所述步驟s33中，所述覆蓋件模型通過(guò)螺栓鉸鏈固定在外部結(jié)構(gòu)件上，選擇在鉸鏈位置約束一個(gè)豎向的自由度，在其中一個(gè)所述鉸鏈位置上約束所有平動(dòng)自由度。

22、較佳的，所述步驟s5中，在所述覆蓋件模型的電泳過(guò)程結(jié)束后，將分析結(jié)果中最終的應(yīng)力應(yīng)變傳遞到第二步的分析中并將粘膠的性能進(jìn)行修改，轉(zhuǎn)換為固化后粘膠的性能和溫度曲線。

23、本發(fā)明所提供的一種汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，具有以下幾點(diǎn)

24、有益效果：

25、1)本發(fā)明建立的材料模型通過(guò)建立覆蓋件模型，能反映鋼鋁材料的不同沖壓成形特征屬性，通過(guò)網(wǎng)格映射、應(yīng)力應(yīng)變映射，能真實(shí)反映材料變形狀態(tài)；

26、2)關(guān)鍵鋼鋁材料熱膨脹、變形形貌、連接特性、膠熱固化參數(shù)的參數(shù)獲取和模型建立，為仿真模型提供準(zhǔn)確性和可靠性的保障；

27、3)模型中覆蓋件模型的選取、網(wǎng)格劃分、邊界條件約束、算法選擇，接觸條件的優(yōu)化和設(shè)定，充分考慮實(shí)際工況和計(jì)算精度和效率，形成一套有效表征鋼鋁混合覆蓋件的熱變形建模方法。

技術(shù)特征：

1.一種汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于：所述步驟s2中，所述鋼板、所述鋁板在不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)為彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、塑性硬化剛度和熱膨脹系數(shù)，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于：所述步驟s2中，溫度區(qū)間δt的范圍在30℃～60℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于，所述步驟s3中利用沖壓仿真軟件ls-dyna進(jìn)行沖壓仿真建模具體步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于：所述覆蓋件模型采用全尺寸模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于：所述步驟s32中，在處理所述覆蓋件模型的網(wǎng)格時(shí)，直接通過(guò)沖壓的網(wǎng)格生成幾何，再劃分網(wǎng)格；在劃分網(wǎng)格時(shí)，在重點(diǎn)位置細(xì)分網(wǎng)格1mm～2mm，其他位置增大網(wǎng)格尺寸4mm～8mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于：所述步驟s33中，所述覆蓋件模型通過(guò)螺栓鉸鏈固定在外部結(jié)構(gòu)件上，選擇在鉸鏈位置約束一個(gè)豎向的自由度，在其中一個(gè)所述鉸鏈位置上約束所有平動(dòng)自由度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，其特征在于：所述步驟s5中，在所述覆蓋件模型的電泳過(guò)程結(jié)束后，將分析結(jié)果中最終的應(yīng)力應(yīng)變傳遞到第二步的分析中并將粘膠的性能進(jìn)行修改，轉(zhuǎn)換為固化后粘膠的性能和溫度曲線。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建模方法，包括以下步驟：S1、擬以真實(shí)工況對(duì)鋼鋁混合覆蓋件涂裝、烘烤過(guò)程進(jìn)行建模模擬，建立覆蓋件模型；S2、設(shè)定所述覆蓋件模型的鋼板、鋁板在不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)；S3、利用沖壓仿真軟件LS?DYNA進(jìn)行沖壓仿真建模；S4、將仿真模型和實(shí)測(cè)的鋼鋁溫度變化進(jìn)行比較，將烘烤溫度簡(jiǎn)化為線性關(guān)系；S5、對(duì)鋼鋁混合覆蓋件的熱變形進(jìn)行分析；S6、對(duì)各關(guān)鍵參數(shù)按步驟S5的關(guān)鍵各點(diǎn)進(jìn)行敏感性分析和優(yōu)化，得到實(shí)際模型精度。本發(fā)明建立了一套可靠表征汽車(chē)用鋼鋁混合覆蓋件熱變形的建?；鶞?zhǔn)和方法。

技術(shù)研發(fā)人員：路旭,胡曉,楊兵,張文,譚迪文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寶山鋼鐵股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30