为了达到汽车轻量化的目的,同时要满足汽车碰撞安全性的要求,高强钢板的热冲压工艺已得到业界的认可。成形仿真技术能够为加工工艺的优化与加工过程中出现的细节问题的处理提供强有力的支持。应用于板材冲压成形仿真的有限元算法主要分为全量法和增量法,基于全量理论的有限元算法运算速度快,仅仅根据产品的形状和尺寸,以及少量的工艺信息,就能够粗略评估出工件的可成形性,主要用于产品及模具设计的早期。基于增量理论的有限元算法模拟精度高,但运算速度慢,需要较多的模具及工艺信息,要求使用者有较高的专业能力,主要用于产品及模具设计的中后期。这两类方法都具有很高的实用价值。而热冲压工艺相对冷冲压工艺而言,除了涉及到的几何、材料以及接触非线性等问题以外,还涉及到温度等因素,模拟过程更加复杂。本文以高强钢板热冲压工艺的“高温成形阶段”的仿真算法为研究目标。目前应用于热冲压工艺的有限元算法均属于增量法,缺少在产品及模具设计早期阶段应用的基于全量理论的热成形有限元算法。针对上述问题,提出了基于全量理论的高强钢板热成形的逆成形算法,并在KMAS软件一步逆成形冷成形模块基础上实现了高强钢板热成形的逆成形算法。论文的主要研究内容如下:(1)设计了热力学拉伸实验,用“多功能热力拉伸试验机”对多个试件进行拉伸,分析高强度硼钢板22MnB5的高温热力学性能,得到不同温度,不同应变速率下硼钢的流变应力曲线,为硼钢22MnB5高温本构方程的建立以及成形模拟作好准备。(2)提出了基于全量法的高强钢板热成形的一步逆成形仿真算法,研究的内容包括:物体的变形过程以及表达物体应变的方法,并在此基础上建立起了一步逆成形算法的几何关系;结合热力学拉伸实验结果,建立了硼钢22MnB5高温奥氏体状态下修正的Norton-Hoff高温本构方程;以三角形常应变膜单元为研究对象,依据Kirchhoff假设推导节点内力向量;针对冲压过程外力对板料的作用,将凸、凹模、压边圈以及拉延筋的作用利用等效节点外力的方式来表达,忽略加载的历史过程;采用Newton-Raphson(N-R)方法,给出一步逆成形有限元算法的迭代格式,总结高强钢板的热成形的一步逆成形算法的流程,提出了带有复杂卷边零件的初始场预示算法和冲压方向自动确定算法。在KMAS/One-Step冷成形模块的基础上,实现了基于全量理论的高强钢板热成形的一步逆成形算法。(3)完成了典型热冲压产品的冲压实验,合理地设计了热冲压成形工艺流程及工艺参数,得到硬度合理、厚度均匀、无裂纹及起皱现象的质量合格的试验件。采用KMAS热成形的逆成形算法对典型热冲压产品进行模拟,同时采用基于增量理论的商用软件DYNAFORM作相应的模拟,对比两种模拟结果,对比实验结果表明:本文提出的算法的模拟效果基本达到了预期。该方法非常适用于热冲压产品设计以及热冲压模具设计的早期,用来粗略评估热冲压产品的可成形性。