减振板拉深成形机理研究及其成形缺陷的预测与控制

系统研究具有减振、降噪特性的复合减振钢板(Sandwich Sheet Metal)拉深成形过程三层材料(两侧为金属板，中间为非金属连接材料)的变形机制和各种缺陷的演化机理，根据试验结果研究建立适用于减振钢板拉深成形过程的界面连接与接触模型、起皱分离模型、成形极限图和回弹预测方法，实现对减振钢板成形过程的数值模拟。通过与试验结果比较和改进，使提出的计算模型可准确模拟减振钢板拉深等冲压成形工艺。利用基于物理实验和数值模拟的灵敏度分析方法，揭示材料性能和关键工艺参数对减振钢板成形质量的影响规律,并建立缺陷控制的方法。研究成果将对控制减振钢板的冲压成形质量，进一步扩大减振钢板在制造业的应用范围，具有重要的理论意义和应用价值。

镁铝复合板兼具镁合金轻质和铝合金耐蚀的性能优势，通过冲压成形制造出各种薄壁制件，在航空、航天、汽车及电子工业具有广阔的应用前景。但作为一种新型板材，其塑性成形理论尚未建立。本项目在前期成功制备镁铝复合板的基础上，运用金属薄板成形实验方法，研究两种典型层界面结构的镁铝复合板的拉深成形行为，结合微观组织结构分析和力学性能测试，研究镁铝复合板在拉深变形过程中各组元板及层界面的结构和性能变化规律，揭示各组元板塑性变形和层界面变形协调的微观机制（包括各组元板塑性变形过程中所开动的位错滑移系统和镁合金板的孪生系统及其与层界面金属间化合物相的交互作用，以及它们在层界面处的相互协调机制），阐明镁铝复合板拉深成形性能、成形质量与成形条件间的关系，为镁铝复合板拉深成形同时也为设计和制备适合拉深成形的镁铝复合板提供理论及实验依据。

研究薄壁管材内外压复合成形新方法及其成形机理。内高压成形时管材外壁为自由表面，沿环向受拉应力，易产生环向开裂。内外压复合成形是在管材外侧，即背向施加可控液压，构成管材外壁的三向压应力状态，可避免或延缓大截面差或低塑性材料管件胀形时开裂，因而提高管材的成形性。主要研究内容：1 管材内外压成形时的失稳行为和缺陷形成机制；2 管材内外压成形时应力应变状态与塑性变形规律；3 管材内外压成形时内压与外压关系对成形性的影响规律。通过该项目研究，揭示外压对管材成形性影响规律，建立管材内外压复合成形理论，为大截面差与低塑性材料管件内高压成形提供一种现实的方法，开辟薄壁管材液压成形新途径。

先进高强钢板小圆角拉弯成形开裂问题突出，导致车身安全构件成形质量下降、制造成本上升。小圆角拉弯成形中板材受到面外弯矩与非均匀厚向应力作用，造成面内外加载耦合、分层硬化显著，使得成形颈缩失效行为表现出强烈的弯曲效应。传统成形极限理论基于面内拉伸变形与厚向均匀硬化假设，无法准确描述颈缩失效的弯曲效应。本项目拟引入面外弯曲与面内拉伸变形的耦合作用以及沿板材厚度方向的非均匀硬化特性描述，建立弯曲效应下板材成形颈缩失效分析新方法，揭示先进高强钢板成形颈缩失效弯曲效应问题的机理，扩展基于面内变形模式的传统成形极限理论。建立适用于高强钢板小圆角拉弯成形的颈缩失效判据，提出基于顶层极限应变的拉弯成形极限图（BFLD），能精确计算沿板厚方向顶层、中性层和底层材料的极限应变，提高先进高强钢构件成形失效的预测精度。设计并建立符合典型小圆角拉弯加载条件的拉弯成形极限实验测试方法，为理论预测和工程应用提供准确依据。