高强钢板成对液压成形的塑性变形规律基础研究

针对高强钢板加工硬化指数高、塑性低、形状冻结性差，以及采用刚模成形工艺所需成形力高、模具易磨损、回弹量大等突出问题，研究典型高强钢板成对液压成形过程的塑性变形行为，建立不同材料、不同厚度板材配对的多塑性体多本构关系有限元数值模型，实现复杂材料配对的成形过程仿真和缺陷预测，揭示配对板材的塑性变形顺序以及加工硬化差异对板材成形过程的影响，建立材料配对准则，研究不同强度比、厚度比的材料配对以及压边力、液压力、摩擦系数等工艺条件对高强钢板成对液压成形塑性变形的影响规律、缺陷的发生和演变规律，提出缺陷控制及工艺优化方法，提高高强钢板成形性，拓宽高强钢板应用范围，为丰富板材液压成形工艺，满足汽车、航空、航天、国防等领域对高强度、复杂截面、轻量化腔体构件的需求，奠定相关理论和技术基础。

针对高强钢板加工硬化指数高、塑性低、形状冻结性差，以及采用刚性模成形工艺所需成形力高、模具易磨损、回弹量大等突出问题，本项目以汽车、航天等领域对高强度、轻量化、空腔钣金件的需求为背景，研究了典型高强钢板成对液压成形过程的塑性变形规律，取得以下主要成果：（1）建立异种板材配对的多塑性体本构关系有限元模型，实现了非焊接板材成对液压成形和焊接板材成对液压成形两种成形工艺的仿真和缺陷预测；（2）获得了板材成对液压成形过程的应力、应变分布规律和壁厚分布规律、揭示了缺陷的发生和演变规律；（3）推导了异种板材配对的法兰区摩擦关系模型及其相互作用规律，揭示了塑性变形顺序和板材性能差异对塑性变形行为的影响规律；（4）建立了不同合模力下的极限液体压力曲线，研究了液体压力和合模力耦合作用下板材的变形规律，揭示了复杂加载条件下的板材塑性变形行为；（5）开展了焊接板材和非焊接板材两种成对液压成形工艺的实验研究，探索了复杂曲面变截面空腔零件成形的模具装置和工艺关键技术，解决了高压液体密封和控制材料流动的难题。本项目研究提出的周边焊接双板成对液压成形工艺为实现复杂曲面变截面腔体零件的“焊接—成形”一体化，缩短制造工序，提高成形效率和成形件质量，为成形复杂截面空腔零件提供了一种新方法。本项目发表期刊和会议论文8篇，申报国家发明专利2项，项目负责人获国防科技奖励三等奖1项（排名第二），培养博士研究生2人（已毕业1人）、硕士研究生2人，参加国际会议1次并做会议报告，组织召开第3届新成形技术国际会议。