应用体积元模型汽车零件加工过程边部裂纹分析

作     者：陈晓静 黑中垒 王敏 CHEN Xiao-jing;HEI Zhong-lei;WANG Min

作者机构：黄河交通学院河南焦作454950 

出 版 物：《机械设计与制造》 (Machinery Design & Manufacture)

年 卷 期：2023年第393卷第11期

页      面：93-96页

学科分类：12[管理学] 080503[工学-材料加工工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：河南省教育科学“十四五”规划课题(2021YB0459) 

主　　题：汽车零件 高强钢 边部裂纹 断裂失效 组织 体积单元模型 

摘      要：边部裂纹导致的失效在汽车零件加工过程中最容易发生,这将直接影响到车辆的安全与可靠性。针对车身常用的高强钢材料加工过程进行分析,对材料断裂过程进行分析;对比分析不同材料加工间隙与断口光亮带之间关系,分析边部裂纹产生机理,并对断口形貌和组织进行对比分析;基于ABAQUS建立材料内部组织的体积元模型,选取与加工过程组织变化保持一致的单拉工况开展分析;获取在此工况下的应力、塑性应变等的分布情况;对比失效时,模型仿真与试验测试结果的裂纹方向,以验证模拟分析的准确性。分析结果表明:所研究的双相钢材料强度级别高,但由于延展性较差,光亮面所占比率较低,相比于其他材料,冲压成形性较差;裂纹走向呈阶梯状,发生了沿晶断裂与穿晶断裂,裂纹尖端存在微孔洞;单轴拉伸下材料主要以马氏体尖角处产生的微缩孔洞和剪切失效;材料基体组织铁素体的塑性应变加大,并且随着拉伸的进行而增大,表现出明显的加工硬化,与硬相组织间的硬度差缩小,材料的整体应力集中呈现减弱;有限元模拟和试验测试结果的失效过程及最终形貌保持一致,表明有限元模型的准确性,为此类研究提供参考。