随着人们对汽车低能耗和安全性需求的不断增长,先进高强度钢(AHSS)被广泛应用于汽车工业。先进高强度钢的应用使得车身强度得到保证,允许使用更少的材料,大幅降低车身重量。使用热冲压工艺可以制造令人满意的超高强度部件,因此它在汽车工业中备受欢迎。但与传统金属不同,高强度钢具有高强度、低延展性的特点,在成形过程中,没有明显的颈缩现象。这些特点给断裂行为的模拟带来了巨大挑战。本文使用以热冲压工艺得到的淬火马氏体22MnB5为研究对象,从实验、数值模拟及细观损伤机理几个方面,对其韧性损伤行为开展研究,本文的具体工作和主要结论如下:.(1)进行了马氏体22MnB5韧性断裂模型的研究。对单轴拉伸试样进行拉伸实验,确定变形硬化参数。利用反求法外推其真实应力-应变数据。测试中心孔试样、面内剪切试样、缺口试样、等双轴拉伸试样和扩孔试样,确定材料在各种应力状态下的断裂行为。应用数字图像相关(DIC)方法监测表面散斑的变化,同时记录实验过程中试样表面的应变演变历史。沿板材轧制方向为基准,每15°切割一组试样。通过对不同方向的单轴拉伸试样进行拉伸实验,证明了马氏体22MnB5可以简化为各向同性材料,故本研究采用各向同性的Mises屈服函数。分别使用混合数值实验法和DIC方法获得不同应力状态下的断裂应变,通过最小二乘法标定断裂模型的材料参数,构建了两种不同的韧性断裂曲面。在L ode参数、应力三轴度和断裂应变的三维空间中对两种方法获取的断裂曲面进行比较。比较结果表明,混合数值实验法获得的断裂曲面与实验值吻合度高。将L ou-Huh(DF2015)、Modified Mohr-Coulomb(MMC)、Hosford-Coulomb(HC)韧性断裂准则使用Fortran语言编写了用户子程序VUMAT,利用ABAQUS/Expl icit模块进行仿真计算,对纯剪切到等双轴拉伸应力状态下的断裂行为进行预测。提取模拟数据与实验数据进行对比研究,结果表明,DF2015韧性断裂准则可以精确地描述马氏体22MnB5从剪切到等双轴拉伸应力状态下的韧性断裂行为。(2)基于对断面的观察,进行了韧性断裂机制的研究。首先通过宏观分析,揭示了最大剪应力方向与断裂表面之间的联系。在宏观的分析结果基础上,进一步探索了马氏体22MnB5韧性断裂的内在机制,使用扫描电子显微镜(SE M)对断口进行不同角度的观察,并基于细观损伤力学进行分析。通过对韧窝取向和最大剪应力方向的比较,揭示了韧性断裂过程中,最大剪应力对孔洞聚集的影响。最后使用DF2015韧性断裂准则,利用ABAQUS/Explicit模块进行有限元模拟研究。数值模拟的结果充分解释了马氏体22MnB5断口形貌形成的原因,进一步证明韧性断裂的孔洞聚集过程与最大剪应力之间的联系。宏观、SEM观察和有限元模拟的结果共同揭示最大剪应力对韧性断裂的影响。因此对基于细观损伤力学的韧性断裂准则,其表达式中应该考虑应力三轴度、Lode参数与最大剪应力的共同影响。(3)验证了 DF2015韧性断裂准则对复杂应力状态下的适用性。通过热冲压工艺制造了马氏体22MnB5的U形梁,将U形梁与DP590背板通过点焊的手段进行分子层面的连接。将焊好的U形梁组件进行三点弯曲实验,实验产生复杂的局部载荷历史,最终在冲头下形成两个对称的宏观裂纹。建立了三点弯曲实验的有限元模型,使用DF2015韧性断裂准则对三点弯曲实验进行有限元模拟分析。实验和模拟的裂纹位置、形状以及力-位移历史等数据的对比结果表明:DF 2015韧性断裂准则可以实现对复杂应力状态下的断裂行为进行精确预测。