高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命分析與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化

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1、學(xué)校代號(hào)10532學(xué)號(hào)S1224W125分類(lèi)號(hào)TG76密級(jí)公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命分析與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化學(xué)位申請(qǐng)人姓名吳任培養(yǎng)單位機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱(chēng)謝暉教授、陳惠濱高工學(xué)科專(zhuān)業(yè)車(chē)輛工程研究方向輕量化車(chē)身制造工藝及裝備研發(fā)論文提交日期2015年5月15日學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)號(hào)：S1224W125密級(jí)：公開(kāi)湖南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命分析與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化學(xué)位申請(qǐng)人姓名：吳任導(dǎo)師姓名及職稱(chēng)：謝暉教授、陳惠濱高工培養(yǎng)單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：車(chē)輛工程論文提交日期：2015年5月15日論文答辯日期：2015年5月

2、24日答辯委員會(huì)主席：龔金科教授FatiguelifeanalysisandtopologystructuraloptimizationonstampingdieofhighstrengthsteelsbyWURenB.E.(ShenyangAerospaceUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversit

3、ySupervisorProfessorXIEHuiMay,2015湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加Ｗ標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名；／日期：三ｗｉ；年《月日豕也＾學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論

4、文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□年解密后適用本授權(quán)書(shū)。，在２、不保密囚。’‘４’（請(qǐng)?jiān)谏舷鄳?yīng)方框內(nèi)打＾）作者簽名Ｊ。＇又＾：曰期：年月曰＾導(dǎo)師簽名：：日期２ＷＳ年＾月／０日高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命分析與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化摘要隨著汽車(chē)的大量普及，由汽車(chē)工業(yè)及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)所帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，汽車(chē)企業(yè)紛紛推出節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略，大力研發(fā)

5、低油耗、低排放的產(chǎn)品。高強(qiáng)度鋼以其較高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的成形性能和成熟的制造加工工藝，在車(chē)身輕量化以及提高車(chē)身強(qiáng)度方面實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，成為目前實(shí)現(xiàn)汽車(chē)節(jié)能減排的主要方法，但同時(shí)也給模具的材料選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。相比于傳統(tǒng)低強(qiáng)度鋼板，高強(qiáng)鋼在沖壓過(guò)程中需要更高的成形力，沖壓模具長(zhǎng)期處于循環(huán)加載的大載荷和高沖擊力環(huán)境下，很容易發(fā)生磨損、破裂等疲勞破壞失效。為避免疲勞現(xiàn)象的產(chǎn)生，很多模具企業(yè)通過(guò)進(jìn)一步加大安全系數(shù)來(lái)提高模具的疲勞壽命，可結(jié)果往往是增加了生產(chǎn)成本，卻沒(méi)能改善模具的性能。因此，研究高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命和結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的意義。本文以高強(qiáng)鋼

6、沖壓模具中受力最為惡劣的凸模作為研究對(duì)象，通過(guò)結(jié)構(gòu)受力分析、疲勞壽命估算和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化三方面對(duì)凸模的疲勞性能和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。由結(jié)構(gòu)受力有限元分析結(jié)果可知，在沖壓過(guò)程中的不同時(shí)刻，凸模的等效應(yīng)力分布并不均勻，大部分集中在圓角和起伏相對(duì)明顯的凹凸特征處，這些部位也是容易發(fā)生疲勞破壞的危險(xiǎn)位置。選擇應(yīng)力最大位置作為疲勞分析對(duì)象，通過(guò)疲勞壽命估算發(fā)現(xiàn)凸模的理論壽命遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)使用壽命，所以凸模的結(jié)構(gòu)存在優(yōu)化空間。再利用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對(duì)凸模結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了更為合理的凸模拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)一系列的分析優(yōu)化，重新設(shè)計(jì)的凸模質(zhì)量降幅超過(guò)20%，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析和疲

7、勞壽命估算，在整個(gè)沖壓過(guò)程中，雖然凸模的最大等效應(yīng)力平均值略有增大，但整體與優(yōu)化前相比仍處于同一水平。同時(shí)，凸模的峰值應(yīng)力得到了降低，使其理論疲勞壽命有所增加?；谝陨涎芯糠治鼋Y(jié)果，提出了針對(duì)小型高強(qiáng)鋼沖壓模具凸模結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與部分關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為高強(qiáng)鋼沖壓模具的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了可借鑒的參考依據(jù)。關(guān)鍵字：高強(qiáng)鋼；沖壓；有限元分析；疲勞壽命；拓?fù)鋬?yōu)化II工程碩士學(xué)位論文AbstractWiththepopularizationofcars,thesocialproblemscausedbytheautomotiveindustryandrelatedi

8、ndustrieshavebecome