摘要
日益严格的汽车燃油经济性和温室气体排放标准迫使汽车制造商通过使用轻质材料来实现提高燃油效率和减少汽车污染物排放的目的。7000系铝合金因其优良的比强度、抗弯刚度、耐腐蚀性能和可回收性，作为一些高强度钢的替代品受到人们的关注。然而7000系列铝合金在室温成形过程中板料流动性差，容易产生破裂、回弹等缺陷，采用铝合金热成形工艺可以提高板料成形性能。7000系铝合金高温成形及室温损伤过程中，准确预测损伤和失效已成为汽车零部件研制过程中的关键问题。本文以7075铝合金为研究对象，将GISSMO损伤模型引入成形过程和服役过程的有限元模拟，对热冲压成形和汽车零部件服役中的损伤行为进行研究。 为了表征7075铝合金在热冲压条件下的变形行为，采用Gleeble1500热模拟试验机在300℃～450℃，0.01s-1～1s-1应变速率条件下进行热拉伸实验。实验结果表明在应变速率相等条件下，随着温度升高，7075铝合金的屈服应力、抗拉应力和加工硬化指数n不断减小；温度相同条件下，流动应力随应变速率的增加而升高。并通过Hockett-Sherby模型对7075铝合金高温流动应力曲线进行拟合。根据不同轧制方向的拉伸实验获得7075铝合金各向异性系数，通过计算得到Barlet_YLD_2000各向异性模型参数。为探究7075铝合金在热冲压成形过程中的材料损伤行为，基于GISSMO损伤模型，通过设计不同应力三轴度的拉伸样件，采用实验与有限元模拟相结合的方法得到400℃条件下GISSMO模型参数，并进行网格依赖性分析。通过使用二硫化钼润滑剂和无润滑剂条件制备不同成形状态的U形件。将Barlet_YLD_2000本构模型与高温GISSMO损伤模型结合应用于7075铝合金热冲压成形有限元模拟中，实现高温成形过程中板材损伤行为的准确预测。 为探究7075铝合金零件室温下的损伤行为，设计不同应力三轴度试样进行准静态的拉伸实验，根据光滑试样和0°剪切试样结果，采用“Ling流动应力模型”建立流动应力外推部分。结合DIC光学测量技术对试样应变进行测量，通过实验-有限元模拟混合方法，得到室温GISSMO模型参数。通过杯凸实验验证GISSMO模型在高应力三轴度下的准确性。对7075-T6铝合金板材制成的门内加强梁进行三点弯曲实验研究，结果表明采用“VonMises+Gissmo”组合的材料模型能很好的预测门内加强梁三点弯曲实验力-位移曲线和零件折叠形貌。
NETL