超高强度钢板热冲压成形集传热、形变和相变于一身,与传统的冷冲压不同。对热冲压成形技术进行研究,探索成形参数对材料流变形为的影响规律,分析热冲压零件成形,制定热冲压成形工艺,对于热冲压成形技术的实际应用具有重要意义。本文以超高强度硼钢板USIBOR1500为研究对象,采用实验研究、理论分析与数值模拟相结合的方法,开展了如下几方面的研究工作： 1.在分析硼钢板热冲压成形工艺的基础上,采用物理热模拟实验,即在材料完全奥氏体化后降到不同温度、不同应变速率条件下进行单向拉伸实验,获得了不同条件下的真实应力-应变曲线,分析变形温度和变形速度对材料流变行为的影响及规律性。对热模拟试验结果进行多因素方差分析,确定硼钢在热冲压成形条件下影响其热流变形为的显著因素和影响程度。 2.超高强度硼钢板热冲压流变应力数学模型的研究是对金属塑性变形过程进行理论分析和数值模拟的先决条件。本文首先分析国内外流变应力建模研究现状,再以物理热模拟实验结果为基础,建立超高强度硼钢板的热冲压流变应力数学模型,实现对其热冲压成形行为的描述。基于蠕变理论,计算USIBOR1500钢的热变形激活能。基于对Z参数的研究,建立超高强度硼钢板的稳态流变应力模型和热变形方程。 3.以车身结构中安全部件的典型特征件——U形件为研究对象,通过对U形件热冲压成形中的受力特点进行分析,基于刚塑性模型及中性层理论,推导板料成形时弯曲力和U形件侧壁的拉力的计算公式,结合已建立的超高强度硼钢板热冲压成形流变应力数学模型,建立含材料性能参数、工艺参数和几何参数的热冲压U形件侧壁最大应变解析模型,并采用此模型分析工艺参数和几何参数对U形件侧壁最大应变量的影响规律。 4.采用有限元数值仿真技术,对典型部件B柱的特征——超高强度硼钢板含凸台U形件的热冲压成形过程进行数值模拟与仿真,分析热冲压成形温度、应力及有效应变的分布情况,研究主要成形工艺参数板料初温、冲压速度等对板料成形及零件最终性能的影响规律。 5.进行了超高强度硼钢板含凸台U形件的热冲压成形工艺实验,获得了热冲压制件,对制件的尺寸精度和组织性能进行分析,结果表明,选用仿真确定的热冲压工艺及参数可获得具有优良尺寸精度的超高强度热冲压制件,制件组织为均匀的马氏体组织,验证热冲压成形工艺的可行性和可靠性。通过实验与仿真结果的对比验证研究结果的正确性。进行超高强度硼钢板无凸台U形件热冲压实验,验证超高强度钢板热冲压U形件失效部位。测量其侧壁的应变,通过实验结果与解析模型计算结果相对比,验证U形件侧壁最大应变计算模型的正确性。