钢铝异种材料自冲铆接模拟及工艺研究

以某乘用车钢铝混合发动机罩为研究对象,建立钢铝板材试样自冲铆接模型,模拟其铆接过程,研究不同铆模深度、铆钉长度及板材搭接顺序对铆接接头几何形状和力学性能的影响,并对优化后的铆接组合进行自冲铆接工艺试验,从而优选出最佳的钢铝铆接参数。结果表明,针对厚度1.8 mm的DP590高强钢和厚度1.2 mm的6016-T6铝合金自冲铆接,采用铆钉长度5 mm、钉腿直径5.3 mm、铆模直径9 mm、铆模深度1.5 mm、“钢上铝下”的铆接方式所获得的铆接接头几何形状和力学性能俱佳,且无裂纹、穿透、铆钉屈服等铆接缺陷,可用于实际钢铝混合发动机罩的自冲铆接中。     

DP780钢应变率敏感特性研究及本构方程的建立

通过在0.01、0.1、1、10、100 s-1应变速率下得到的DP780材料的应力-应变曲线,对DP780材料的应变速率敏感性进行了相关研究,分析了其在不同应变速率下的断口形貌:在低应变速率下,断口出现明显的颈缩现象;在高应变速率下,断口平整,断裂面与拉伸方向约呈60°角,颈缩现象不明显。依据动态应力-应变曲线,建立了DP780材料的Cowper-Symonds本构方程,模拟得到的应力-应变曲线可以很好地与动态拉伸得到的应力-应变曲线吻合,所建立的材料本构方程具有工程应用价值。     

双相钢DP780在高应变速率下的力学本构表征研究

CAE技术已成为整车开发过程中的一种重要手段，准确的CAE 分析需要精确的材料性能数据和本构表征。传 统的金属材料本构模型在表征材料不同应变速率下的力学行为时，仅采用平行或发散的应力- 应变关系。如何通过材料 的本构模型更加准确地表征不同应变速率下的应力- 应变关系，是一个关键问题。对一种新的且能够表征材料的收敛、 发散或平行应力-应变模式的本构模型进行研究，结果表明，新模型能准确地描述双相钢DP780 在高应变速率下的应力- 应变关系，且由新模型得到的双相钢DP780 在高应变速率下的应力- 应变数据精度更高。     

基于正交试验的铝合金一高强钢异种金属自冲铆接工艺优化

以铝合金AA6061-T6和双相钢DP590为研究对象,通过正交试验方法研究了铆钉长度、凹模中部直径和凹模凸台高度对铝合金-高强钢自冲铆接接头成形规律、接头几何特征量、拉剪强度以及失效模式的影响规律,分析了影响自冲铆接接头强度的关键因素以及在2 mm AA6061-T6+1.2 mm DP590组合下的最优工艺参数组合...     

汽车用先进高强钢成形性能研究

通过显微组织分析、拉伸试验、成形极限试验、杯突试验及扩孔试验对汽车用先进高强钢DP590、DP780、TRIP590和TRIP780的成形性能进行研究。结果表明,DP钢和TRIP钢都具有较高的强度和良好的塑性,而TRIP钢相对较高的n值及延伸率表现出更好的成形性能。在成形工艺的选择上,TRIP钢适用于拉延及翻边工艺,而DP钢则更适用于拉延工艺。     

1180MPa级Q&P钢板应用技术研究

对1180 MPa级QP钢和DP钢的力学性能、拉深性能、成形极限、疲劳性能进行了系统研究,进行了某乘用车防撞梁零件的试制和试验验证,结果表明,QP 1180钢具有良好的塑性,其延伸率明显高于同级别DP钢;QP1180钢的成形性能优于DP1180;QP钢试制的防撞梁吸能效果优于DP钢。QP钢良好的强塑积适用于外形相对复杂、强度要求高的车身结构件和安全件。     

两种780 MPa级热镀锌双相钢的低周疲劳断裂行为

本研究以两种780 MPa级热镀锌双相钢为研究对象,通过施加单向拉伸及应变控制的循环载荷,对两种材料的力学性能和疲劳寿命进行了研究。结果表明,高C成分的DP780具有更高的延伸率和n值,其组织中除了铁素体和马氏体之外还含有5%左右的残余奥氏体;对比两种材料的疲劳寿命曲线,发现高C成分DP780的疲劳寿命要高于低C成分DP780的疲劳寿命;残余奥氏体在循环加载过程中发生的马氏体相变对疲劳寿裂纹的萌生和扩展起到了一定延迟作用,使其具有较高疲劳寿命。     

B柱加强板QP980冲压成形性研究

QP钢是一种高强度高塑性的第三代高强度钢,为了论证QP980的冲压成形能力,采用虚拟成形分析方法研究了汽车用第3代高强板QP980的冲压成形性。并与汽车常用的DP590、DP780、DP980四种高强钢板进行了对比研究,证明QP980强度略强于DP980,冲压成形性比DP590略好。应用第3代QP钢可解决高强度且形状较复杂的零件成形问题,对汽车安全性和轻量化都具有很强的应用价值。     

超高强度钢BG590CL板材冲压成形性能的试验研究

作为20世纪90年代末发展起来的一种新型结构材料,超高强度钢在汽车工业中将有广阔的应用空间。本文分析了塑性应变比、应变硬化指数等板材冲压成形性能评价指标,试验获得了超高强度钢BG590CL的塑性应变比、应变硬化指数、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等,以及其真实应力-应变曲线,对超高强度钢BG590CL的冲压生产和数值模拟有一定的指导作用。     

22MnB5对侧围A/B柱变形行为的影响

为给汽车安全部件的材质定义及应用热压成形技术提供数据基础,分析了某委托安全示范车辆使用B340/590DP与22Mn B5两种材料的变形行为。仿真中,以车身侧围A柱和B柱的安全碰撞性能的优劣为基本出发点,利用计算机辅助工程(CAE)软件。结果表明:对A柱加强板来说,在相同的边界条件下,使用22Mn B5合金比使用B340/590DP合金的乘员舱变化和A柱后移量都要小;对于B柱加强板来说,使用22Mn B5合金碰撞变形过程中5个不同位置的侵入量均小于B340/590DP合金,车体加速度变化不大,但侵入速度略高于B340/590DP合金。因此,合理控制安全框架的变形量、侵入速度,合理控制吸能部件的变形模式,能够有效地降低碰撞中假人的损伤风险。     

基于CAE的后纵梁加强板轻量化研究

利用DYNAFORM软件,对采用材料B250P1(厚2 mm)和新材料DP780(厚1.4 mm)的某汽车后纵梁加强板弯曲成型工艺进行了CAE分析,对比了凸凹模间隙、压边力和凹模圆角半径等因素对2种材料回弹性能的影响.基于CAE技术并结合工艺及模具参数优化结果,通过修改产品结构即增加台阶面控制了DP780钢后纵梁加强板的回弹,实现了将材料厚度减小0.6 mm、质量减轻30％的轻量化目标.     

汽车用高强钢DP590的材料性能对压溃吸能的影响

基于Comper-Symonds模型建立了DP590的本构方程,拟合得到应变速率系数分别为C=1 023 260、P=4.46。结果表明,随着屈服强度和抗拉强度、板料厚度的增大,吸能能力呈增大趋势,压缩时间和最大位移均呈递减趋势,但是最大碰撞力也随之增大,且抗拉强度对吸能的影响程度明显高于屈服强度,最大碰撞力Fmax、吸能数值Ea均与板料厚度的平方t2呈很好的线性关系,Fmax/t~2、Ea/t~2与材料的屈服强度、抗拉强度也呈线性关系。     

汽车用先进高强钢动态力学行为研究

选取DP600、DP800和TRIP600三种钢板作为研究对象,采用高速拉伸和仿真模拟的方法研究了3种钢板的高速拉伸动态力学性能,3种钢板均表现出对应变速率的敏感性。基于Cowper-Symonds模型,建立了3种钢板的材料本构方程并进行了高速拉伸模拟,将模拟与高速拉伸试验进行了对比分析。建立了DP600和TRIP600的三点弯曲仿真模拟,三点弯曲实验结果表明,DP600和TRIP600的能量吸收值和UTS×t2呈线性关系,弯曲最大载荷和YS×t2呈线性关系。     

基于用户的高强度钢先期介入选材、开发及应用

通过对某车型B柱加强板高强度钢零件的选材分析,表明n值是影响零件成形的关键。随着n值升高,材料抗拉强度参数范围扩大,当n=0.17时,抗拉强度范围为590 MPa≤Rm≤670MPa,有利于工业生产实施。开发了C-Mn系和高Al系2种合金体系DP590,C-Mn系DP590具有更好的抗拉强度参数范围和扩孔率,适合生产该车型B柱加强板零件。     

塑性变形对DP780钢弹性模量的影响

在塑性变形过程中,DP780钢的弹性模量会发生变化,这种变化会严重影响DP780钢板冲压成形的回弹量。为提供DP780钢板冲压回弹预测理论基础,通过循环加载-卸载-重新加载拉伸试验研究了DP780钢板的弹性模量在塑性变形过程中的变化规律。结果表明,塑性变形4.1%时,弹性模量快速下降,随后逐渐趋于稳定,弹性模量的最大降幅是29.86%;塑性变形为0.058时,非弹性回复应变占整个回复应变的比例可达14.34%。最后建立了弹性模量与塑性变形的数学模型。     

6种高强钢材质的汽车B柱耐碰撞性能对比研究

在显式有限元软件LS-DYNA中,精准地建立研究汽车侧碰所需的MDB模型,并对某车型的B柱侧碰过程进行完整的数值模拟。模拟过程依次将B柱材质设置为DP590,DP780、MS1180、PHS1500、PHS1800和PHS2000,钢板厚度设置为1.2 mm、1.5 mm、1.8 mm、2.0 mm和2.5 mm。模拟完成后,提取各种材质和厚度的B柱典型节点侧碰后的位置坐标进行对比。对比结果表明:B柱表面最大位移和弯曲方式均与钢板强度密切相关,钢板的屈服强度越高,侧碰后B柱侵入变形量越小,但是高强度厚板制成的B柱容易在碰撞时发生压溃弯曲,引发零件失稳,综合以上因素,1.5 mm厚度的DP780为该B柱的最佳材质。     

钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能研究

通过子午线剖面组织分析和拉伸-剪切试验分析,对钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能和失效模式进行了研究。结果表明,板材的搭接组合方式对自冲铆接头的子午线剖面组织特征、拉伸剪切性能以及失效模式产生明显影响。当底层材料为AlSi10Mg高压铸铝,接头的残余底厚(t_(min))以及底层互锁长度(a)较大;当底层材料为HC340/590DP高强度钢,接头的t_(min)和a值较小。接头的失效模式可分为3类,铆钉与上板分离、铆钉腿与下板分离以及上层板材断裂。所有接头的子午线剖面特征值以及拉伸-剪切性能均满足企业标准,因此,自冲铆接可实现钢铝混合后地板总成的焊装。     

基于高速拉伸试验的车身用钢板材料应变速率敏感特性研究

在室温下对不同钢板在各种应变率下的拉伸变形力学行为进行了试验,基于试验数据与Johnson-Cook模型(不包含温度因素)理论进行对比分析.研究表明,车身用钢板材料的拉伸强度随应变速率的增加而增强;不同材料的应变速率敏感性随抗拉强度的增加而降低;应变速率每递增一个数量级,所引起的强度增加的绝对值是一个相对稳定的常数.     

钢渣对半刚性基层力学强度及稳定性影响分析

为促进工业固废钢渣在道路工程中的再生利用,对钢渣经过二次加工形成再生骨料应用于半刚性基层水泥稳定材料中,通过分析钢渣对水泥稳定材料的无侧限抗压强度、抗弯拉强度和干缩特性影响,定量评价钢渣的再生利用效果。结果表明:随着钢渣掺量增大,水泥稳定材料的强度逐渐增大,当掺量增大至70%,无侧限抗压强度提升1.4倍,抗弯拉强度提升1.8倍;水泥稳定钢渣碎石混合料的每日干缩应变随时间变化逐渐减小,累计干缩应变随时间变化先快速增大后趋向稳定,其中以前5 d的干缩应变变化最为明显,120 d后干缩应变基本稳定。对于4种不同性质的钢渣,钢渣掺量为50%达到稳定状态时,最大补偿收缩率为37.7%,最小为25.5%。钢渣陈化时间越长,膨胀性越小,则补偿收缩率越小。钢渣掺量越大,补偿收缩率增大,当钢渣掺量增大至70%,可补偿收缩40.1%。在水泥稳定材料中掺入钢渣,将对干燥收缩起到良好的补偿作用,对减小半刚性基层的开裂起到了积极作用。     

汽车用几种先进高强钢焊点动态冲击性能研究

针对国内某钢厂生产的DP800、DP800-Z、22MnB5三种典型先进高强钢,开展了焊点的动态冲击性能研究。结果表明,随着焊接电流增大,基于焊点力学性能提升,其冲击载荷随位移量关系曲线由平滑向振荡形态变化,峰值冲击力与冲击功均呈单调增加趋势。当焊接电流增大至出现飞溅后,冲击力与冲击功又有所降低,与焊点准静态性能随电流参量的一般变化规律一致,动态冲击力高于静态载荷力。3种钢焊点的冲击失效模式为界面分离、焊核拔出、母材撕裂,在冲击模式下焊点呈现出更为明显的"脆化"趋向。通过建立3种钢焊点的动态冲击性能模型,可用于指导汽车零件点焊接头碰撞安全过程模拟分析,具有一定的工程价值。