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TRIP钢在ISTANA客车中的应用研究

作　者: 冯祎卿
导　师: 何维廉；张梅
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: TRIP钢车架横件轻量化替代
分类号: U465.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 56次
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内容摘要

新时代对环保、能源的重视,要求汽车向轻量化方向发展,先进高强度钢由于具备高强度和高塑性的综合优良特性,既能满足安全性要求,又能为汽车减重做显重贡献,日益得到开发和应用。先进高强度TRIP钢因其相变诱发塑性(TRIP)效应使钢板中残余奥氏体在塑性变形作用下诱发马氏体生核和形成,并产生局部硬化,变形不再集中在局部,而是均匀扩散到整个材料,具有较高的强塑性水平。本文以ISTANA客车车架横梁件为研究对象,试用TRIP钢替代原设计材料进行轻量化设计,通过理论研究和实际验证,探讨所用TRIP钢能否满足原设计材料状态下的各项要求。主要研究内容如下:1、TRIP钢板的材料分析和成形性能研究对TRIP钢进行材料成分、力学性能和组织分析,并通过对钢板的成形性能试验,对实际的零件冲压成形进行预测。2、零件轻量化设计和仿真分析对两种替代材料的TRIP钢和原设计材料进行对比,通过强度和吸能的理论计算分析替代的可行性。对横梁件成形的工艺步骤进行仿真分析,了解可能的薄弱位置,并以实车条件为依据,进行轻量化后的动态疲劳寿命CAE分析,预测试制中可能发生的情况。3、横梁件零件的实际试制和相关试验进行横梁件零件的实际试制,包括冲压、焊接、涂装和车架总成焊接,并完成一系列相关性能试验,来验证理论研究的效果。本课题的研究表明,TRIP钢在ISTANA横梁件上的运用是成功的,轻量化替代不仅能够减轻车重,而且可以提高该车的安全性、提升该车的品位。通过这一尝试,为高强度钢替代一般钢材在汽车制造中的应用积累了经验,达到了预期的目标。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
1 绪论  11-21
  1.1 课题背景和研究意义  11-13
  1.2 研究对象和内容  13-16
    1.2.1 先进高强度TRIP 钢  13-14
    1.2.2 ISTANA 客车及其车架横梁件  14-16
  1.3 课题的主要研究方法  16-18
    1.3.1 钢板材料分析和成形性能试验  16-17
    1.3.2 基于有限元方法的仿真分析  17-18
    1.3.3 零件的试制与试验验证  18
  1.4 本文研究内容  18-21
    1.4.1 本文主要研究内容  18-19
    1.4.2 章节安排  19-21
2 TRIP 钢板的材料分析和成形性能研究  21-39
  2.1 TRIP 钢概述  21-23
    2.1.1 TRIP 钢及TRIP 效应  21-22
    2.1.2 TRIP 钢生产工艺  22-23
    2.1.3 TRIP 钢的性能及运用  23
  2.2 TRIP钢化学成分及测试  23-25
    2.2.1 TRIP 钢的化学成分  23-25
    2.2.2 化学成分实测  25
  2.3 TRIP钢力学性能及测试  25-28
    2.3.1 力学性能指标  25-27
    2.3.2 力学性能测试  27-28
  2.4 TRIP钢相组织及测试  28-32
    2.4.1 相组织分析常用方法  28-29
    2.4.2 各相组织作用机理分析和实测  29-30
      2.4.2.1 铁素体  29
      2.4.2.2 残余奥氏体  29-30
      2.4.2.3 贝氏体  30
    2.4.3 各相组织实测  30-32
  2.5 TRIP钢成形性能试验  32-39
    2.5.1 成形极限图概述  32-33
    2.5.2 TRIP 钢的FLD 试验  33-39
      2.5.2.1 CHSP60TR-M 钢板  33-36
      2.5.2.2 8380TR 钢板  36-39
3 零件的轻量化设计和仿真分析  39-57
  3.1 零件的轻量化设计  39-41
    3.1.1 零件选择  39
    3.1.2 理论计算  39-41
      3.1.2.1 等强度计算  39-40
      3.1.2.2 吸能分析  40-41
  3.2 基于有限元分析的仿真  41-42
  3.3 横梁件成形工艺仿真  42-51
    3.3.1 板料成形过程仿真  43-45
    3.3.2 板料翻边过程仿真  45-49
    3.3.3 板料切边过程仿真  49-51
  3.4 横梁件动态疲劳寿命CAE 仿真  51-57
    3.4.1 建立有限元模型  52-53
    3.4.2 有限元分析  53-57
4 零件试制和试验验证  57-66
  4.1 零件试制  57-59
    4.1.1 冲压  57-58
    4.1.2 焊接  58-59
    4.1.3 车架总成焊接  59
    4.1.4 油漆  59
  4.2 试验验证  59-66
    4.2.1 车架总成涂装性能试验  59-60
    4.2.2 车架总成扭转和弯曲强度（刚度）试验  60-61
    4.2.3 横梁件抗冲击碰撞试验  61-63
    4.2.4 横梁件疲劳试验  63-64
    4.2.5 道路试验  64-66
5 结论与展望  66-68
  5.1 开展的工作与结论  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
论文发表情况  72-74

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