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?本书对汽车轻量化金属板材成形制造的技术创新具有重要意义,对支撑金属板材、汽车等行业的发展和技术进步有重要参考价值
?书中拓展了对轻量化金属板材力学行为与成形性能认知的深度与广度
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內容簡介: |
本书结合作者近十余年在轻量化金属板材成形领域的多项科研成果,聚焦学术界和企业广为关注的汽车用轻量化金属板材的力学行为与成形性能,详细介绍了先进高强度钢、铝合金等多种轻量化金属板材的加工硬化行为、随动硬化行为、屈服行为、颈缩成形极限、断裂极限、边部开裂、断裂韧性等力学行为与关键成形性能,并阐述了相关理论基础与当前的进展。书中根据近年来提出的先进方法,依托丰富的试验数据,讲解了测试与表征轻量化金属板材力学行为与成形性能的各种试验方法、关键测试步骤及试验数据的处理等内容,拓展了对轻量化金属板材力学行为与成形性能认知的深度与广度。
本书对汽车轻量化金属板材成形制造的技术创新具有重要意义,为广大汽车主机厂及其零部件供应商、钢铁企业、铝合金企业的工程技术人员,科研机构从事轻量化材料研究的工作人员及高等院校从事相关研究的师生提供了理论基础和技术指导,对支撑金属板材、汽车等行业的发展和技术进步有重要参考价值。
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目錄:
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序
前言
第1章绪论1
11轻量化金属材料1
12金属板材成形的基础力学理论6
121应力分析6
122应变分析10
123应力—应变关系12
13金属板材的成形性能14
131加工因素14
132材料因素15
133常见成形缺陷15
134成形性能15
14DIC技术与先进力学表征测试方法概述17
141DIC技术概述17
142基于DIC的先进力学表征测试方法概述19
15有限元仿真及材料模型22
151有限元仿真在金属板材成形中的应用22
152有限元仿真中的材料模型23
参考文献25
第2章金属板材的加工硬化行为及其表征28
21加工硬化行为28
211加工硬化理论28
212加工硬化阶段29
213加工硬化模型30
22表征测试方法32
221单向拉伸试验32
222液压胀形试验34
223剪切试验34
224面内扭转试验36
225弯曲试验38
23试验数据处理40
231单向拉伸试验40
232液压胀形试验41
233剪切试验43
234面内扭转试验44
235弯曲试验44
24模型标定方法46
参考文献49
第3章金属板材的随动硬化行为及其表征51
31随动硬化行为51
311随动硬化现象51
312随动硬化模型52
32表征测试方法56
321拉伸—压缩试验57
322剪切—反剪切试验59
323面内扭转—反扭转试验60
324弯曲—反弯曲试验61
33试验数据处理62
331应变的获取63
332应力—应变曲线64
333侧向力的修正64
34YU模型参数标定65
341标定方法与流程66
342参数标定策略68
参考文献74
第4章金属板材的屈服行为及其表征76
41屈服行为76
42表征测试方法79
421胀形试验80
422双向拉伸试验82
423叠层压缩试验85
43试验数据处理88
431双向拉伸试验数据处理88
432屈服轨迹获取90
44屈服模型参数标定90
441二阶屈服模型的参数标定90
442高阶屈服模型的参数标定91
参考文献94
第5章金属板材的颈缩成形极限及其表征100
51颈缩失稳行为与成形极限100
511颈缩失稳行为100
512成形极限的理论计算模型101
513成形极限的半经验计算模型105
52表征测试方法107
521Marciniak试验和Nakazima试验107
522液压胀形试验109
523十字试样双向拉伸试验110
524双向拉伸—球头胀形复合试验110
525成形极限的简化试验方案111
53试验数据处理113
531网格分析法113
532基于DIC技术的方法115
54成形极限的影响因素及其修正122
541非线性应变路径的影响122
542板材弯曲(或曲率)的影响123
543厚向压应力的影响124
参考文献127
第6章金属板材的断裂极限及其表征131
61断裂行为与断裂极限131
611断裂的类型131
612相关概念的介绍132
613断裂模型的分类134
62表征测试方法137
621简单剪切断裂试验137
622面内扭转试验139
623单向拉伸断裂试验141
624平面应变断裂试验142
625等双向拉伸断裂试验146
626变应变(重复加载)路径断裂试验146
63试验数据处理153
631断裂极限应变的确定153
632断裂模型的标定155
64边部断裂敏感性及其表征156
641表征测试方法157
642数据处理161
参考文献163
第7章金属板材的断裂韧性及其表征168
71断裂韧性168
72表征测试方法169
721叠层冲击试验169
722三点尖冷弯试验171
723三点尖冷弯主应变的在线DIC测量176
724三点尖冷弯厚向应变的在线DIC测量176
725三点尖冷弯的离线DIC测量177
73数据处理178
731叠层冲击178
732三点尖冷弯常规数据处理179
733在线DIC数据处理180
734断裂应变的离线测量181
735离线DIC数据处理183
74断裂应变测量方法的比较与总结184
参考文献184
第8章轻量化金属板材成形数值模拟185
81U形件回弹数值模拟185
811MP980钢U形件回弹数值模拟186
812QP980钢U形件回弹数值模拟189
82M形件回弹数值模拟193
821有限元模型及边界条件194
822QP1500钢M形件回弹量测定方法195
823不同应变范围曲线标定的YU模型参数对回弹仿真的影响196
824不同加载顺序曲线标定的YU模型参数对回弹仿真的影响197
83某车型A柱成形数值模拟198
831有限元仿真模型介绍198
832试模试验结果与仿真结果对比(板料形状调整之前)199
833试模试验结果与仿真结果对比(板料形状调整之后)202
84柔性成形数值模拟203
841有限元模型及工具头运动轨迹生成203
842工具头运动轨迹策略对渐进成形的影响204
843定残余高度轨迹的试验验证205
85薄壁构件轴向压溃数值模拟206
851有限元模型及边界条件207
852仿真结果208
86基于GISSMO断裂模型的零件三点弯曲数值模拟209
861GISSMO模型介绍210
862GISSMO有限元模型参数标定210
863网格正则化210
864GISSMO模型准确性验证212
参考文献214
附录216
附录A典型双相钢(DP)力学表征测试结果216
A1静态力学性能216
A11加工硬化行为216
A12随动硬化模型参数217
A13屈服轨迹与屈服模型218
A2动态力学性能219
A3成形性能220
A31成形极限220
A32边部断裂敏感性220
A4应用案例220
附录B典型淬火延性钢(QP)力学表征测试结果221
B1静态力学性能221
B11加工硬化行为221
B12随动硬化模型参数222
B13屈服轨迹与屈服模型222
B2动态力学性能223
B3成形性能224
B31成形极限224
B32断裂极限224
B33边部断裂敏感性225
B4应用案例225
附录C典型铝合金(AA)力学表征测试结果225
C1静态力学性能225
C11加工硬化行为225
C12屈服轨迹与屈服模型226
C2成形性能227
C3应用案例227
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內容試閱:
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由于节能减排和安全性等方面的要求,轻量化已经成为汽车领域长期的研究主题,新能源汽车的轻量化需求尤为迫切。汽车轻量化的三大技术路线包括轻量化材料、轻量化设计和轻量化工艺。根据《节能与新能源汽车技术路线图20》,在未来15年内,先进高强度钢和铝合金等金属板材仍然是车身的主要轻量化材料。掌握轻量化材料的力学行为与成形性能是进行轻量化设计和拓展轻量化工艺的前提。
轻量化金属板材与低碳钢等传统金属板材相比,其力学行为和成形性能更加复杂和多样化。此外,由于数字图像相关(DIC)技术的出现,近十年来金属板材成形技术领域的表征技术发生了革命性的变化,使得人们能够更深刻地认识轻量化金属板材的力学行为与成形性能,并不断推动着成形制造技术、汽车轻量化技术的发展。因此,对轻量化金属板材的力学行为与成形性能的研究意义重大。
本书结合了作者研究团队近十余年在轻量化金属板材成形领域的多项科研成果,聚焦学术界和企业均广为关注的汽车用轻量化金属板材的力学行为与成形性能,详细介绍了先进高强度钢、铝合金等多种轻量化金属板材的加工硬化行为、随动硬化行为、屈服行为、颈缩成形极限、断裂极限、边部开裂、断裂韧性等力学行为与关键成形性能,并阐述了相关理论基础与当前的进展。书中根据近年来提出的先进表征方法,依托丰富的试验数据,讲解了测试与表征轻量化金属板材力学行为与成形性能的各种试验方法、关键测试步骤以及试验数据的处理等内容,拓展了对轻量化金属板材力学行为与成形性能认知的深度与广度。
闵峻英教授负责本书所有章节的逻辑框架制定、内容选择及全文修订,林建平教授、连昌伟博士为本书撰写提供了宝贵的修改意见及一线资料。本书的撰写得到了课题组博士后和诸多研究生的支持,侯泽然、郭楠、刘张、侯勇、申逸菲、孔婕、王文垚分别作为参与人员完成了本书第1~8章的撰写,何睿参与了第1章的撰写,侯泽然和刘张也参与了附录的撰写。
本书的主要研究成果得到了国家重点研发计划项目重点基础材料技术提升与产业化重点专项“高性能超高强度汽车用钢(项目编号2017YFB0304400)”、宝山钢铁股份有限公司、美国通用汽车全球研发中心、通用汽车中国科学研究院、泛亚汽车技术中心有限公司等的资助。
本书对汽车轻量化金属板材成形制造的技术创新具有重要意义,为广大汽车主机厂及其零部件供应商、钢铁企业、铝合金企业的工程技术人员,科研机构从事轻量化材料研究的工作人员及高等院校从事相关研究的师生提供了理论基础和技术指导,对支撑金属板材、汽车等行业的发展和技术进步有重要参考价值。
后,由于笔者水平有限,且先进表征技术也在快速发展过程中,如有纰漏和不足之处,恳请大家批评指正。
闵峻英
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