基于1800 MPa级热成形钢的车门防撞梁轻量化设计分析

使用1 800 MPa级热成形钢代替1 500 MPa级热成形钢,通过减薄料厚对车门防撞梁进行轻量化设计。在1 500 MPa级车门防撞梁的生产模具上进行相同厚度的1 800 MPa级车门防撞梁的试制,通过三点弯曲试验进行零件抗弯曲性能评价。根据试验条件及试验数据建立仿真分析模型并进行材料卡标定。根据公式对车门防撞梁进行减薄设计,对减薄的方案进行三点弯曲仿真分析,仿真分析结果与1 500 MPa级的基础方案的三点弯曲试验结果进行对比,得出减薄方案的抗弯曲性能与基础方案相当。通过搭载整车的侧面碰撞仿真分析,进一步验证了轻量化方案的可行性。1 800 MPa级热成形钢用于车门防撞梁的设计可实现12.5%的轻量化效果。     

2000 MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2 000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2 000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2 000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2 000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2 000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 k N,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 k N,远高于10.01 k N的设计目标值。经过2 000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2 000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。     

铌微合金化热成形钢的最新进展

结合作者的近期研究结果以及业界同行的研究,从乘用车和商用车应用两个角度,对1 500～2 000 MPa铌微合金化的热成形钢开发及性能研究进展进行了总结分析,发现当Nb含量(质量分数)0.03%时,钢材晶粒细化显著,晶粒尺寸可以达到传统热成形钢晶粒尺寸的1/3～2/3,甚至更小;在传统的热成形钢中添加Nb或者复合添加后,纳米析出相尺度主要为1～30 nm,而且平均尺度在10 nm左右。铌微合金化通过抑制了氢脆的4个触发条件,进而有效降低热成形钢及零部件的氢脆风险。铌微合金化使热成形钢的尖角冷弯角度提高了10%～15%,可以使零件断裂指数提高45%～80%,铌微合金化热成形钢在应力三轴度(-0.6～0.4)状态下临界断裂应变更高,提高热冲压成形零件的抗碰撞断裂能力。铌微合金化热成形钢在乘用车和商用车上的应用可以有效减低减轻质量,实现轻量化,并提高安全性能。     

基于热成形技术的B柱优化设计

本研究对B柱与B柱加强板进行优化设计,应用热成形B柱代替原方案的冷成形B柱,同时优化B柱加强板。通过分析发现,应用热成形技术的方案不但碰撞安全性能得到提高,并且达到轻量化效果。     

微合金化超高强热成形车门防撞梁性能验证

将某新开发的微合金化1.8 GPa热成形钢牌号与传统钢牌号进行了从材料到零件级的安全性能测评。结果表明：相比于普通钢种，微合金化1.8 GPa热成形钢基于组织细化、第二相析出、残余奥氏体三大关键因素，具有更加明显的安全性优势。建立了2种材料的动态断裂模型，微合金钢在相同应力状态下具有更高的极限断裂应变，显示了更强的断裂抗力。对2种1.8 GPa热成形及1.5 GPa高强钢车门防撞梁进行了落锤冲击试验，微合金钢1.8 GPa热成形车门防撞梁有更加优异的抗碰撞侵入及碰撞吸能性能。     

热成型件在铝车身B柱总成的应用

一款新能源铝车身开发过程中,热成型B柱总成结构应用替代铝材B柱结构,通过对整车侧碰CAE过程分析,通过对逐步满足侧碰分析目标。热成型材料因其可以利用单件热成形零件取代多层焊接结构,在汽车车身制造中应用越来越广泛。热成型零件的断面结构,是其能否达到高强度与轻量化两方面要求的关键。采用热冲压成型技术制得的冲压件屈服强度可高达1200MPa,且高温成型几乎没有回弹,具有成型精度高、成型性好等突出优点,因此引起业界的普遍关注并迅速成为汽车制造领域内的热门技术,广泛用于车门防撞梁、前后保险杠等安全件以及A柱、B柱、C柱、中通道等车体结构件的生产。     

基于热成形的变截面B柱优化设计

文章基于轻量化的需求,以基础热冲压成形B柱为对象,采用变截面热成形技术,进行不同截面厚度设计,并进行零件级别仿真分析,得到优化方案,最后进行整车验证分析,满足使用性能,并且实现轻量化。     

冷轧双相钢板在汽车保安件上的应用研究

通过对800 MPa级和1 000 MPa级冷轧双相钢板成形性能和焊接工艺等的试验研究、金相组织与力学性能关系的分析、成形极限曲线试验、薄板疲劳性能试验结果的分析,掌握了双相钢板的综合性能;以高强度双相钢板试制乘用车的前保险杠横梁、车门防撞梁和中立柱加强板等安全零件通过了零件总成及整车的安全验证。试验结果表明:双相钢板的应用提高了轿车的安全性能,且比普通强度级别钢板减重约20%;同时高强度钢板采用冷成形工艺比热成形工艺降低成本约30%。     

整体式热成型门环技术在轻量化车身上的应用

随着中国保险汽车安全指数（C-IASI）25%小偏置碰撞法规的实施,如何在提升碰撞性能的同时实现轻量化是各大主机厂共同面临的问题和挑战。文章基于某款新能源车型,通过应用整体式不等厚热成型门环,最终实现25%小偏置碰撞性能提升和明显轻量化效果,方案应用对于行业有一定借鉴和参考作用。     

基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用研究

为了研究高强钢零件在汽车B柱上应用的可行性,采用有限元分析方法分析了汽车B柱的静力工况和碰撞性能。为弥补高强钢零件直接替换方案导致的刚度等性能损失、提高高强钢零件的应用性能,通过总成拓扑优化、加强板的形貌优化和尺寸优化等提出了可行的结构优化流程和性能研究方法。经试验验证,优化方案满足了B柱减重和结构性能的要求。     

热成形技术在汽车冲压领域的应用

由于人们环保意识的加强和对汽车安全性要求的日益提高,世界各国对汽车安全和环保法规的控制越来越严格。通过对先进高强度钢和超高强度钢的研究和使用,提高了汽车的碰撞性能,同时也为实现轻量化做出很大贡献。为了解决高强度钢板冷成形的难题,人们研发出一种针对高强度、超高强度钢板的热冲压成形技术。与冷冲压成形相比,热冲压成形具有成形后板料回弹量很小、零件的贴模性好、尺寸精度高等优点。     

车身纵梁补丁板热成形轻量化设计及优化

为实现某车型前地板下纵梁零件的轻量化设计,消除高强钢冷冲压零件存在的尺寸精度问题,采用补丁板热成形技术对初始设计中的高强钢冷冲压产品结构进行等强度优化设计。在产品优化设计过程中,结合补丁板热成形技术针对零件功能和受载工况对总成进行了材料厚度优化。并使用Pam-Stamp 2G软件对补丁板热成形工艺过程进行模拟分析,预测出成形过程中存在的焊点变形问题。通过对焊点数量、位置的优化设计迭代,经实物验证,消除了焊点变形可能导致的产品失效风险。最终实现总成减重24.1%的同时降低了模具投资。     

偏置碰撞中车身结构优化设计

为了提高汽车在偏置碰撞中的安全性能,文章通过加强前横梁、前围纵梁、A柱内板及A柱加强板的结构;优化前围中骨架、门槛及地板纵梁等材料,并增强各件之间的连接,结合CAE偏置碰撞的安全分析,对车身结构进行优化设计,从而减小乘员舱的变形和对乘员舱的入侵量,为车内乘员提供了更加安全舒适的环境,最终达到提高车身安全的目的,使汽车在偏置碰撞中的安全性能得到很大改善,对乘员起到更好地保护。     

VRB技术在轻量化车身上的应用

轻量化是当今汽车工业面临的一大课题,如何在实现轻量化的同时又能保证碰撞性能是各大主机厂共同面临的问题和挑战。为了实现车身轻量化的同时又能保证碰撞性能这一目标,文章基于某款中高端新能源车型,通过在B柱应用变厚度轧制板（VRB）技术代替原始的B柱加强板拼焊方案,同时结合碰撞仿真分析技术,最终实现该款中高端新能源车型在满足碰撞性能的同时,降重10%的轻量化效果,方案应用对于行业有一定借鉴和参考作用。     

某MPV车型侧面碰撞的B柱安全设计与优化

某MPV车型在侧面碰撞MDB50试验中,为了减小B柱腰线位置的侵入位移和侵入速度,使B柱的变形为有利于保护乘员的模式,通过采用热成形且屈服强度达到1500MPa的超高强钢为B柱加强板,并优化B柱加强板腰线位置截面和内焊U型板及下部位置开减弱孔的方式,来解决B柱中部位置侵入变形过大的问题。该车型优化后在C-NCAP的侧碰试验中结果为满分,证明了B柱优化分析的正确性,为MPV车型B柱的安全设计提供了一种有效的方法。     

热成形零件转角开裂问题的研究

介绍了某车型A柱热成形件在工业化中的转角开裂问题，冲压成形性仿真分析零件不存在开裂的风险，但零件实际工业化中开裂。开裂主要发生在外凸转角且有长法兰面的位置，通过对比零件开裂位置成形状态与冲压仿真分析参数，分析了问题产生的原因，总结了热成形零件转角开裂问题的影响因素，总结了此类零件冲压成形性仿真分析策略，分别从产品和工艺角度阐述了解决方案。     

基于25%小偏置碰撞的车身结构研究

通过建立数学模型对车辆在25%小偏置碰撞中的侧滑过程进行分析,并基于有限元仿真、参考车型侧滑结构分析及实车碰撞试验,对车身25%小偏置碰撞过程中的侧滑策略及传力路径进行了总结分析。结果表明:"环状安全车身"与横向引导式边梁是25%小偏置碰撞时提供侧向力的关键结构;基于轻量化设计的车身侧滑策略在保证车辆安全性能的同时可使车身增加的钣金质量减轻。     

汽车侧面碰撞B柱结构参数化优化分析

通过"参数化+试验设计"的组合优化方法,对某车型的热成型连续变截面板(TRB)的B柱结构进行侧面碰撞性能优化设计。通过调用脚本文件的方法,实现B柱结构各个设计变量的参数化,之后通过试验设计分析,获取最优方案。该优化方案在侧面碰撞中保持良好的结构完整性,同时也满足车身结构轻量化的要求。     

工艺条件对零件热成形影响的数值模拟研究

为了更清楚地了解热成形零件的成形特性,制定更为合理的热冲压成形工艺,采用有限元数值模拟方法,对某车型B柱零件的热成形过程进行数值模拟,分析不同摩擦系数和压边力工艺条件下热成形零件的成形情况。结果显示,摩擦系数、压边力对零件的成形性能影响较大,适当降低零件成形时的摩擦系数,同时增大压边力,有利于提高零件的成形性能。     

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。