随着对汽车轻量化、节能减排和安全性要求的日益提高,高强钢越来越多地被用于车体的重要结构件和安全零部件的制造。热成形技术由于其具有成形性能好、成形载荷小、回弹小和淬火后零件强度高等优势而得以在汽车工程广泛应用,而零部件力学性能与车身安全性能要求相匹配的问题使得高强钢热成形零件TTP(Tailored Tempering Properties)技术应运而生,也即同一零件的不同区域具有不同的力学性能。本文围绕热成形零件TTP工艺,从基础试验、传热相变、本构及失效模型、摩擦行为和碰撞性能等方面展开研究。根据微观组织演变规律,选择高强钢的冷却速率或相变路径,通过不同温度的分块模具、差异化的初始坯料温度和局部回火等方法获得高强钢TTP热成形零件。研究了不同模具温度和保压压强对于零件硬度分布的影响,零件强度随着模具温度升高而降低,延伸率则随模具温度升高而升高,当模具温度低于400℃时,零件硬度呈V字分布且在过渡区域达到最低。建立了与回火温度和回火时间相关的回火组织硬度预测模型,进而根据预测模型取代传统试错法来选择最优回火参数。热成形过程中零件的冷却路径直接决定了最终组织成分和含量以及零件最终的力学性能。针对热成形过程中板料的热传递状态,考虑相变潜热影响,建立了热成形全过程传热模型,修正Li相变模型,提出修正相变模型,结合数值模拟优化方法准确预测不同冷却路径下的各相含量以及力学性能。根据所得到的传热和相变模型,对典型TTP工艺进行材料和工艺参数敏感性分析,为实际生产提供指导。高强钢TTP热成形零件在不同区域具有不同的相组成和力学性能,准确预测在不同相含量下零件的力学特性和断裂性能对于高强钢TTP热成形零件的应用具有重要意义。利用DIC(Digital Image Correlation)技术从全应变域角度建立了马氏体、贝氏体和铁素体/珠光体组织的弹塑性本构模型,结合物理实验与数值模拟方法获得单纯试验方法难以确定的断裂模型参数,最终利用线性法则和RVE(Representative Volume Elements)模型确定混合组织的本构模型和断裂模型,断裂位移的模拟结果与实验值误差小于5%。热成形过程中的摩擦磨损亦是生产过程中不可忽略的重要问题,它直接影响生产成本、零件质量和生产效率。基于自主研发的高强钢板高温摩擦磨损试验机,研究热成形过程中坯料与模具之间的摩擦磨损机理,针对TTP工艺改进传统高温摩擦试验机,研究了在不同初始坯料温度、不同模具温度以及不同冷却速率条件下的摩擦磨损行为。阐明了在TTP工艺中特有的摩擦因子突变行为的产生机理并对冷却过程中摩擦因子的变化规律给出了定性分析和定量表达。高强钢热成形零件TTP工艺的目的是为了提高汽车碰撞性能。传统的碰撞试验受限于其测试成本高、测试周期长等缺点,难以得到广泛应用。数值模拟具有成本低和精度高等优点,可以提供辅助设计和验证。数值模拟分析整车侧面碰撞过程,比较不同强度材料的B柱零件各监测点的侵入量和侵入速度,证明了高强钢材料以及TTP工艺对于整车侧面碰撞性能的提升效果。研究了过渡区域位置、软化区材料、过渡区域长度和过渡区域划分数量对于乘客头部和肩部的侵入量及侵入速度大小的影响。最后,通过单个B柱零件的碰撞试验验证了数值模拟结果的可靠性。