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。     

PHS1500热成形钢高温变形行为及其本构关系

通过热模拟拉伸试验研究了PHS1500热成形钢在600-800℃、0.001 s~(-1)-1 s~(-1)条件下的高温变形行为,以SELLARS模型理论为基础,建立了流变应力本构方程。分析高温应力-应变曲线表明,在高的应变速率和低的变形温度条件下,变形机制以加工硬化为主,峰值流变应力较大;在较低的应变速率及高温下,以动态软化为主,峰值流变应力相对较低。建立了本构模型,通过对比发现,本构方程预测结果与实测值吻合较好。     

先进高强钢Cowper-Symonds本构方程的建立及模拟

以DP600和TRIP600 2种钢板为对象,研究其动态性能表征。基于Cowper-Symonds模型建立2种钢板的材料本构方程并进行高速拉伸模拟,2种钢板均表现出对应变速率的敏感性。模拟结果与试验结果匹配性好,建立的材料本构方程具有工程应用价值。2种钢板的压溃、三点弯曲模拟结果表明,TRIP600抵抗变形能力高于DP600钢板,碰撞过程中能够吸收更多的能量。     

基于单轴拉伸试验的水稳碎石损伤本构方程研究

为了建立材料的损伤本构方程,针对不同龄期的水泥稳定级配碎石开展了单轴拉伸试验。根据不同龄期试验结果,研究了水泥稳定级配碎石抗拉强度与龄期之间的关系。通过拟合材料本构关系,建立了本构方程。基于Mazars损伤模型,提出了材料单轴拉伸状态下的损伤模型和损伤本构方程。结果表明:水泥稳定级配碎石前28d的抗拉强度快速增长,28d后抗拉强度的增长速率下降,对数函数可以很好地表征龄期与抗拉强度的关系;建立的本构方程可以从数学角度反映水泥稳定级配碎石的应力应变关系,但不能揭示材料的损伤演化过程;单轴拉伸状态下水泥稳定级配碎石的非线性损伤演化过程由3阶段组成;损伤本构方程比本构方程可以更好地表征水泥稳定级配碎石的3阶段损伤演化过程和应力应变关系。     

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。     

双相钢在高应变速率下的力学行为研究

对目前广泛应用于汽车结构件和覆盖件的DP590/1.4 mm、DP590/1.8 mm、DP780/1.4 mm(热镀锌板)、DP980/1.8 mm进行室温条件下的准静态力学性能和动态力学性能研究。研究表明,双相钢的弹性模量不随应变速率的变化而出现明显的变化;双向钢有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的增加,材料的屈服强度和抗拉强度有明显的升高;材料的延伸率随高应变速率的变化比较复杂;厚度对材料应变速率的影响不大。     

Experimental Study and Simulation on the Elastic-plastic Constitutive Equations of Vehicle Structural Adhesives

通过胶条拉伸试验和厚粘附体胶接接头剪切试验,得到车用结构胶拉伸与剪切的应力-应变曲线和基本力学性能参数.根据塑性增量理论和采用的Hill屈服准则,建立了车用结构胶的弹塑性本构方程,得到ANSYS仿真的验证.研究的结果表明,采用ANSYS提供的BISO+ Hill材料模型能准确地模拟车用结构胶的力学性能.     

各种应变速率下不同设备获得的高强度钢板应力-应变曲线比较

精确测定钢板在不同应变速率下的应力-应变关系曲线是评估汽车冲击吸能零件防撞性的重要环节。但在超过10/s的高应变速率下,由于应力波在测力传感器中的干涉,采用传统的拉伸测试仪器,会影响到应力-应变关系测量的准确性。为获得在高应变速率下精确的应力-应变关系,目前已开发多种型式的拉伸试验系统。本文选取其中6种系统来获得高强度钢板的应力-应变关系,对各种方法测得的应力-应变关系进行了比较,并对其特征进行了描述。在超过5%的应变区域,各类型的试验系统得到的应力-应变曲线都比较一致;但在低于5%的小应变区域,当应变速率达到10~3/s左右时,所得到的应力-应变曲线因试验系统的不同而不同。另外,动态应力-应变曲线在汽车车身零件防撞性评估中的作用也得到了肯定。     

干湿态尼龙66的高速拉伸行为研究

文章研究了干湿态尼龙66(PA 66)的高速拉伸行为,探讨了水分子对PA 66高速力学性能的影响。研究结果表明,干湿态PA 66的高速拉伸强度均随着应变速率的增加而提高,但是断裂延伸率呈现相反趋势。PA 66吸水后拉伸强度下降,但断裂延伸率增加,且湿态PA 66在低应变速率和高应变速率下的拉伸行为不同,在0. 1 s~(-1)和1 s~(-1)的应变速率下出现明显的"颈缩"现象。干态PA 66的断裂面垂直于拉伸方向,而湿态PA 66的断裂面与拉伸方向约呈45°。     

短玻璃纤维增强PA66的各向异性拉伸模量和本构方程研究

对30%玻璃纤维增强PA66,应用Mori-Tanaka单向短纤维复合材料弹性模量预测模型,引入纤维混杂因子δ,建立了弹性模量的半经验预测模型,模型预测结果与试验结果吻合,该模型可以对材料的弹性性能进行很好的预估计算;应用Weibull三参数模型建立了材料在0°和90°方向的拉伸应力-应变关系;应用45°拉伸试验结果给出了材料面内剪切应力-应变关系;由此建立了一种短玻璃纤维增强PA66的拉伸本构方程。     

胀断连杆材料C70S6的力学性能试验

对应用于连杆胀断的锻钢材料C70S6进行了试验研究,得到了材料的力学性能参数,获取了材料的应力-应变曲线,建立了材料的本构关系。     

两种780MPa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D...     

AZ80镁合金动态再结晶软化行为的唯象本构描述

采用热物理模拟机Gleeble1500对多组AZ80镁合金试样进行压缩试验,温度范围为250～400℃,应变速率范围为0.01～10s-1。真应力-应变曲线显示,应力迅速达到峰值之后发生软化,峰值应力随应变速率的增加而提高,随试验温度的升高而减小。金相分析表明,变形条件对动态再结晶软化的影响规律描述为:试样压缩60%后,晶粒大小随着应变速率的增加而减小,显微维氏硬度随细化后晶粒尺寸的减小而非线性减小,随应变速率的增加而减小。引入一种包含软化因子的唯象本构模型,并应用多元线性回归方法对相关的系数进行求解,结果发现求解获得的本构方程能够较好地描述AZ80镁合金的流变软化行为。     

基于QP1180钢板动态性能数据的MAT24材料卡制作

以QP1180为基础,对其高速拉伸性能进行了相关分析研究;在不同的应变速率下,QP1180钢板表现出了应变率强化效应,基于Cowper-Symonds模型,建立了QP1180钢板材料本构方程,同时应用Hyper Mesh和Ls-Dyna软件,进行了不同应变速率下的高速拉伸模拟;将模拟结果同高速拉伸的试验结果进行对比分析,分析的误差在可接受范围内,可以进行相关CAE模拟计算;最后给出了汽车安全碰撞模拟所需的MAT24材料卡,对于汽车安全碰撞模拟的CAE分析提供了材料方面的技术支持。     

玻纤增强塑料高低温力学性能对比研究

对PA66GF35短玻纤维增强塑料进行高低温实验,得到材料在不同温度下的力学响应。发现材料在低温环境下几乎一致处于线性阶段,常温和高温环境下材料非线性明显。对比材料在不同温度下力学参数的变化规律发现,材料拉伸模量和拉伸强度都是在低温时最高,随着温度升高,模量和强度也随之减小。利用Weibull函数建立材料在高温、常温、低温的本构方程,将材料本构方程带入有限元分析,得到材料偏轴角度下的力学响应,发现和实验数据拟合很好,验证了材料本构的正确性。     

LYP160级钢单调及循环加载性能试验

为探讨国产LYP160级钢单调及循环加载下的力学性能,对12个LYP160级钢试件进行单调加载试验和多种加载制度下的循环加载试验,分析其单调加载力学性能、本构关系及循环加载应力-应变特性;并基于Ramberg-Osgood模型拟合了不同循环加载制度下LYP160级钢的应力增量-应变增量关系曲线。研究结果表明:LYP160级钢具有良好的塑性变形能力和滞回性能,不同循环加载制度下的应力-应变曲线饱满;其循环加载应力-应变曲线与单调加载应力-应变曲线差异明显,循环加载应变幅值、加载历史对其循环应力-应变曲线影响显著;若循环加载应变幅小于LYP160级钢的强化初始应变,则循环硬化现象不明显,若循环加载应变幅大于LYP160级钢的强化初始应变,则循环硬化现象非常明显;基于Ramberg-Osgood模型能较好地模拟各循环加载制度下的应力增量-应变增量曲线,应变幅逐级增大的加载制度下各应力增量-应变增量曲线较为接近,而应变幅逐级减小的加载制度下应力增量-应变增量曲线与其他加载制度下的应力增量-应变增量曲线差异较大。     

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。     

铸造铝合金CXXX的失效行为分析

采用数值参数反分析方法得到铸造铝合金CXXX的GISSMO损伤失效参数。由准静态单轴拉伸试验,得到CXXX材料的应力应变曲线,并采用SHS准则对硬化曲线进行外推。然后开展剪切、单轴拉伸、中心孔、缺口、三点弯曲、杯突六种不同应力状态下的准静态试验,并采用LS-OPT中仿真结合试验的数值反求得到GISSMO失效参数。由试验可知,铸造铝合金CXXX表现与钢材等延性材料不一样,最显著的特点就是铸铝材料在颈缩前断裂失效,这使铸造材料CXXX的GISSMO材料失效开发更简洁方便。铸造铝合金CXXX材料失效开发方法可为相近的铸铝材料工程应用提供参考。     

基于J-C型材料模型的整车正面碰撞结构优化

根据拉伸试验结果,考虑应变率效应及温度效应,确定了B420LA及HC420/780DP材料的J-C型动态拉伸本构方程,并将这2种材料用于某款新能源汽车的前纵梁结构设计。基于LS-DYNA程序,采用数值仿真的方法,考虑整车正面碰撞工况前纵梁结构的变形模式及压溃吸能效果,对前纵梁结构进行了优化设计。结果表明,优化后的前纵梁压溃变形模式更好、吸能效果更优,左、右侧整车加速度峰值由58.1g与56.2g分别降为38.0g与39.2g,前围板过程最大侵入量由208.7 mm降低为182.2 mm,符合汽车正面碰撞工况研发的需要。     

A Study on the Effects of Hyperelastic Constitutive Models on the Static Characteristic Prediction of Rubber Isolator

通过对某橡胶材料标准试件的单轴拉伸、平面拉伸和等双轴拉伸的应力-应变数据的测试,并利用最小二乘原理识别了5种常见橡胶超弹性本构模型的参数,对比了不同模型间的拟合精度.以某款车型的橡胶隔振器为实例,计算不同本构模型在3种典型工程应变下的力-位移曲线,并与实测数据进行对比.结果表明,MooneyRivlin模型在处理较小应变数据时具有较好的计算精度和计算稳定性,Van der Waals模型和3阶Ogden模型在处理较大应变数据时具有较好的计算精度.