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.     

车身用钢板的抗碰撞性能

汽车碰撞时其车身能吸收较多的碰撞能量可提高汽车的安全性,这就要求车身钢板在具有优良成形性能的同时,还要有高的强度和碰撞时吸收能量的性能,这种性能与高应变速度下钢材的性能有关。介绍了不同钢板在高速应变条件下性能的比较,同时用模拟的方法检验了各种钢板的抗碰撞性能,比较它们碰撞时吸收能量的情况。     

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。     

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。     

钢板动态检验推荐标准的提出和轮转试验

汽车钢板在动态条件下的拉伸性能检测变得越来越重要。然而,不同检测实验室采用的检测方法不同,没有可利用的检验标准,并且生成的数据通常不具有可比性。为了提高钢在高速拉伸试验条件下的数据质量,提高碰撞模拟的准确性,本文介绍了高速拉伸试验中的检测方法、输入方式、试样的几何形状和测量装置等关键要素,以供参考。     

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。     

基于CAE技术的车门饰板结构设计优化

正基于现代汽车CAE模拟技术,选取某一车型的汽车门饰板,结合测试碰撞标准,对门饰板的整体结构设计进行评估,通过对模拟分析结果的解读,改善门饰板的局部结构强度,使碰撞中的门饰板能最大限度地发挥其对乘客关键部位的安全保护作用。最终使产品设计满足整车对于零部件的安全碰撞吸能要求,客观证明CAE虚拟分析技术在零件开发设计过程中所起的关键作用。     

薄壁方管在冲击载荷下的应变及应变率特性

在汽车碰撞模拟过程中,材料的应变率效应已经得到越来越多地关注和应用,要求更全面地认识材料应变率效应对模拟结果的影响情况。本文选择具有应变率效应的材料以及薄壁方形管件为研究对象,通过模拟分析验证了材料应变率效应的引入对计算结果的影响,同时分析了冲击载荷下的方管典型区域的有效塑性应变及塑性应变率分布情况。     

汽车用先进高强钢板材断裂性能研究进展

根据汽车碰撞过程的动态应变响应和大变形特点,针对汽车用先进高强钢板材,从断裂失效机理、影响材料断裂行为的关键因素、断裂预测模型、基于复杂承载工况下材料的断裂预测模型建立方法等多方面进行论述。基于应力三轴度、洛德角、应变速率及极限断裂应变于一体的断裂准则模型,相比于传统方法可实现对汽车安全件碰撞性能的高精度预测,具有行业推广应用价值。     

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。     

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。     

FFS法应用于汽车保险杠碰撞仿真分析研究

针对采用一般CAE分析技术判别汽车保险杠碰撞吸收能量性能精度较低的问题,首先通过某轿车前保险杠结构低速碰撞法规试验对其仿真模型进行了验证,之后采用快速精细仿真分析方法对上述试验进行了仿真模拟.试验结果和仿真结果对比表明,快速精细仿真分析方法可有效地提高汽车保险杠碰撞CAE仿真分析的精度.     

高应变率下高强钢的塑性力学行为及本构模型CSCD

针对高强汽车板具有的应变率效应,研究了应变率相关模型的适用性。基于液压伺服高速拉伸试验机,对低合金高强度冷轧钢HC340LA进行了中高应变率(0.1~500 s-1)拉伸试验。使用动态显示非线性有限元LS-DYNA软件进行了高强钢动态拉伸模拟,对比分析了Johnson-Cook,CowperSymonds等本构模型对高强钢应变率效应和塑性硬化行为的表征结果。研究表明:与Johnson-Cook,Cowper-Symonds等本构模型相比,使用Swift-Hockett-Sherby加权硬化本构能更准确描述高强钢的塑性流动力学行为,使用应变率内插法可以更准确模拟高强钢的应变率效应。     

汽车门饰板在座椅气囊点爆中的DIC测试应力浅析

文章采用DIC（Digital Image Correlation）技术对汽车门饰板在座椅侧气囊点爆时变形及受力情况进行测试，研究了内饰板关键区域的三维光学测试方法，获得门饰板受到气囊点爆时高速撞击产生的变形和云图，通过云图可以表征出毫米级微观区域材料的应变。进一步开发和分析应变数据，计算零件受到的应力。测试结果表明：将实测结果与仿真数据在同一软件中对齐，可以输出相同的网格结点坐标及应变。结合材料高应变拉伸数据及内饰板的应变速率，可以初步预测不同时刻不同区域的应力，为提高仿真准确性提供支持。     

汽车碰撞吸能铝合金力学性能试验及仿真研究

针对汽车碰撞吸能用5357铝合金材料,进行了准静态及应变率为分别为0.001s-1、0.1s-1和200s-1的单轴拉伸试验。采用Johnson-Cook(J-C)、Cowper-Symonds(C-S)及Plastic-Kinematic(P-K)弹塑性本构模型对该铝合金在不同应变率下的本构关系进行描述,并在试验数据的基础上,拟合出各本构模型的参数。利用LS-DYNA软件开展仿真分析,并引入总体相关指数(GCI)对三种本构模型描述该铝合金的准确性进行定量评估,结果表明C-S与J-C模型的GCI值相近且高于P-K模型,故C-S与J-C模型更适合模拟5357铝合金材料的力学行为。     

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°。     

冲击载荷下Hybrid Ⅲ假人颈部应力与应变

为研究对假人颈部软材料在冲击载荷下的动态力学响应,模拟了摆锤冲击工况和佩戴三点式安全带的Hybrid Ⅲ假人滑车正面碰撞工况。模拟中,基于验证的Hybrid Ⅲ 50百分位男子假人有限元模型,使用了非线性动态显示有限元仿真分析方法。在两种结构、两类载荷下,比较了颈部橡胶材料的局部应力和应变。结果表明:法规认证的颈部试验载荷工况比滑车碰撞工况严重。因此,为准确表征假人橡胶材料的力学行为,需要设计一种能够反映整车碰撞环境下假人颈部变形特征的材料试验;试验中,要求应变达到1.5,且应变率达到50 s-1;其应力状态包括单向拉伸/压缩、纯剪切、双向拉伸/压缩,以及体积压缩。     

国外汽车轻量化材料试验技术最新发展动态(二)

汽车材料轻量化是当前汽车材料技术发展的重要方向之一。在这一趋势的推动下,与汽车轻量化材料应用紧密相关的试验及评价技术,如高应变速率拉伸试验技术,材料、连接接头动态性能测试技术,材料的液压成形、热成形等工艺性能试验技术,都得到了迅速发展。本文依据近几年SAE发表的文献,介绍了国内外在汽车轻量化材料试验技术方面所取得的最新发展动态。     

国外汽车轻量化材料试验技术最新发展动态(一)

汽车材料轻量化是当前汽车材料技术发展的重要方向之一。在这一趋势的推动下,与汽车轻量化材料应用紧密相关的试验及评价技术,如高应变速率拉伸试验技术,材料、连接接头动态性能测试技术,材料的液压成形、热成形等工艺性能试验技术,都得到了迅速发展。本文依据近几年SAE发表的文献,介绍了国内外在汽车轻量化材料试验技术方面所取得的最新发展动态。