论文部分内容阅读
高强度钢在建筑、交通、桥梁、船舶、工程机械、输油气管道、大型塔架结构以及国防装备等众多领域具有广泛应用前景。冷轧高强钢板带热处理过程的板形问题是制约其进一步提高质量的主要生产技术难题。因此,本文依托国家自然科学基金面上项目“超高强度钢板平整与矫直加工过程残余应力控制的基础研究”,对有初始板形缺陷冷轧高强钢板带热处理过程的板形变化规律进行研究,揭示热处理过程板形演变机理,获得热处理过程的板形变化规律,提出高强钢板带热处理过程板形控制策略,为冷轧高强钢板带热处理生产工艺优化提供理论支持。本文的主要内容和研究成果如下。(1)对DP780钢和22MnB5钢进行了等温拉伸实验,建立了一种耦合应变硬化效应和温度软化效应的改进Johnson-Cook本构模型,将该本构模型进行数值实现并基于ABAQUS软件进行了数值模拟,对典型拉伸实验过程进行建模及仿真再现,模拟结果与实验结果吻合较好。(2)建立以上两种高强钢考虑应力影响的相变动力学及相变塑性模型和考虑相变及温度影响的弹塑性本构模型,并通过对ABAQUS软件二次开发,实现了针对以上两种高强钢热处理过程的温度场与组织场及应力应变场多场耦合的数值模拟,通过22MnB5钢淬火、DP780退火的热模拟实验,验证了两种热处理过程多场耦合有限元模型。(3)针对已瓢曲22MnB5板带,仿真研究了板形瓢曲缺陷在热处理过程中的演变机理,发现带钢宽度方向上的温度梯度和依先后顺序相变引起了带钢宽度方向的纵向延伸不均进而导致了板形瓢曲的改变,获得张力、初始横向温差等工艺参数对其板形变化的影响规律,提出了相应板形控制策略。(4)针对已翘曲22MnB5板带,仿真研究了板形翘曲缺陷在热处理过程中的演变机理,发现带钢厚度方向上的温度梯度和依先后顺序相变引起了带钢厚度方向的纵向延伸不均进而导致了板形翘曲的改变,获得张力、初始厚向温差等工艺参数对其板形变化的影响规律,提出了相应板形控制策略。(5)在实验室条件下,设计搭建了淬火实验系统,分别对有瓢曲和有翘曲22MnB5钢板进行了淬火实验,研究了淬火对瓢曲和翘曲的影响,实验较好验证了仿真模型及结果。