(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210870287.8 (22)申请日 2022.07.22 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114925585 A (43)申请公布日 2022.08.19 (73)专利权人 苏州大学 地址 215000 江苏省苏州市吴中区石湖西 路188号 (72)发明人 裴孜艺　王冰滨　王子健　项重辰　 丁汉林　 (74)专利代理 机构 苏州市中南伟业知识产权代 理事务所(普通 合伙) 32257 专利代理师 张荣 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) 审查员 徐金娜 (54)发明名称 超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦 合数值模拟方法 (57)摘要 本发明涉及一种超高强钢热冲压成型模具 温度场交互式耦合数值模拟方法， 包括建立固体 计算模型得到超高强钢板料与成型模具形成的 固体温度场、 建立流体计算模型得到流体温度场 等过程， 再基于固体计算模型的迭代计算与流体 计算模型的迭代 计算进行温度的交互， 实现流体 与固体之间温度的强耦合， 进行热冲压连续生产 过程的全流程仿真， 从而使 得计算的温度场与实 际更为贴近， 提高温度场数值模拟的精度。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 114925585 B 2022.10.18 CN 114925585 B 1.一种超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于包括以 下步骤： 步骤S1： 建立保压阶段传热模型和模具单独冷却阶段传热模型； 所述保压阶段传热模 型和所述模具单独冷却阶段传热模型均包括固体计算模型和流体计算模型； 所述固体计算 模型包括板料与模具型面之间热传递计算模型、 模具内部的热传递计算模型； 所述流体计 算模型包括热冲压模具内流体流动计算模型及流体与模具冷却水道孔壁之间的流体热传 递计算模型； 步骤S2： 对保压阶段传热模型中固体计算模型设立初始边界条件， 对固体计算模型进 行第1次迭代， 计算得到固体温度场， 提取模具与冷却水道孔 壁接触处的壁 面温度Ts1； 以得到的Ts1为流体计算模型的边界条件， 对流体计算模型进行第1次迭代， 计算得到模 具内的流体温度场， 并提取流体与模具冷却水道孔 壁接触处的壁 面温度Tf1； 步骤S3： 以T f1为固体计算模型的边界条件， 对固体计算模型依次进行多次迭代计算直 至提取模具与冷却水道孔 壁接触处的壁 面温度Tsn； 以Tsn为流体计算模型的边界条件， 对 流体计算模型依次进行多次迭代 计算直至提取流 体与冷却水道孔壁接触处的壁面温度Tfn； n为大于或等于2的正整数， 根据壁面温度Tfn输出 经过界面数据交 互的第一次淬火后的温度场结果； 步骤S4： 对开模状态进行仿真； 将第一次淬火后的温度场结果导入模具单独冷却阶段 传热模型， 并作为初始条件， 进行第1次模具单独冷却过程仿真， 模面增加与空气的换热系 数， 得到第一次转移完成后的温度场结果； 以第一次转移完成后的温度场结果作为第2次保压阶段传热模型的边界条件， 进行第2 次保压过程仿真， 得到第二次淬火后的温度场结果； 依 次对模具进行单独冷却过程仿真和 保压过程仿真直至获取仿真结果。 2.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 在步骤S1中， 固体计算模型采用能量守恒方程 获取， 流体计算模型通过连续性 方程与能量守恒方程获取。 3.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 使用有限元分析软件AutoForm对计算模型进 行板料成形仿真， 获 取成形和保压过程中成形件和模具之 间的换热系数的分布情况， 通过换热系数的分布情况 对保压阶段传热模型中 固体计算模型设立初始边界条件。 4.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 初始边界条件包括板料的材料属性、 板料厚度、 板料成型时的温 度及热交换和材料摩擦系数、 冲床的冲压速度和冲压行程、 水温、 模具比热容、 热导率、 模具 与水的换 热系数、 模具与板料之间的最大接触压力的换 热系数和保压 压力。 5.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 在步骤S4中， 循环次数≥10次。 6.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 所述固体 计算模型在固化成型计算 程序Ansys有限元分析 软件中完成。 7.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 所述 流体计算模型在热流计算 程序Ansys  CFX流体分析 软件中完成。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114925585 B 28.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 利用Ansys多场求解器MFX在Ansys  CFX平台与Ansys平台之间调 用所需交换的流体壁 面温度Tf与固体壁 面温度Ts。 9.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 还包括步骤S 5： 获得成形件 出模温度、 模面 温度、 水路流速和温度分布， 对生产 过程中存在的问题进行 预测和分析， 对成形件出模温度场中存在的热点原因进行剖析。 10.根据权利要求1所述的超高强钢热冲压成型模具温度场交互式耦合数值模拟方法， 其特征在于： 还包括步骤S 6： 利用红外热像仪获取生产过程中温度场， 将 仿真结果与现场生 产过程中的温度场进行对比， 验证热冲压模具冷却效果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114925585 B 3