2000MPa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。     

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。     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析,分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法.针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞梁,提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求.     

车门防撞梁选型策略研究

为提高汽车侧面碰撞的耐撞性,以车门防撞梁为研究对象,基于三点弯曲试验搭建有限元模型,对比4种防撞梁的仿真结果。综合考虑质量、材料、结构以及成本因素,分析各防撞梁的吸能特性和抗弯能力,为今后车门防撞梁的选型提供可借鉴的方法。研究结果表明:同种材料的防撞梁,随着厚度的增加,性能越好;热成型钢与冷成型超高强钢性能差距不大,但成本相对较高; W型防撞梁的抗弯性能优于管状防撞梁。     

超高强度钢车门防撞梁冷冲压数值模拟研究

车门防撞梁是提高轿车侧碰撞安全性的关键部件,安全性高的轿车都采用超高强度钢板制造防撞梁,但超高强度钢板成形困难。本文使用Pam-Stamp 2G软件对材料为DP600超高强度钢的某乘用车车门防撞梁冷冲压成形工艺进行了模拟研究,探讨了凹模圆角、压边力和板料形状等对成形缺陷和回弹的影响,为同类相关高强度钢汽车件的生产起到了指导作用。     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析，分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法。针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞粱，提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求。     

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。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

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%。     

1800MPa级热冲压钢的研究

以DIL805型热膨胀仪和Gleeble3500热力模拟实验机为平台,利用热膨胀法结合金相法,分别研究了新开发1 800 MPa级热成形钢B1800HS的静态连续冷却转变曲线和10%变形量下的动态连续冷却转变曲线,并对不同冷却速度下的显微组织和硬度变化进行了观察和检测分析,用于指导热成形试验的工艺参数制定。     

基于25%偏置碰撞工况下2000 MPa级热气胀成形A柱的轻量化研究

基于正面25%偏置碰撞工况，通过建立数学模型进行仿真分析，以2 000 MPa级热成形钢替代A柱1 500 MPa级热成形钢，对于材料结构成形方式以热气胀成形方式替代传统热成形方式，在某车型A柱结构上实现了轻量化设计。通过小偏置碰撞性能模拟分析，得出A柱使用2 000 MPa级热成形钢方案满足性能要求；通过成本对比分析，由于零件数量的减少，A柱使用2 000 MPa级热气胀成形整体方案的单车成本及零件质量均有下降。分析结果表明，基于2 000 MPa级热气胀的A柱轻量化设计方案具有可行性，可实现单车成本降低10.51元，与原A柱相比质量降低27.5%，具有良好的经济效益及轻量化效果，同时应用热气胀成形方法减小了A柱腔体截面，使A柱障碍角减小22.2%，有效改善了A柱视野盲区。     

火花源直读光谱仪测定汽车用热成形钢元素含量研究

结合金相组织及显微硬度试验,进行火花直读光谱仪测定汽车用热成形钢原材料和成品件（车门防撞梁）元素含量的研究。研究发现,钢材热成型处理后,产品表面会生成一层脱碳层。此外,火花源直读光谱仪检测化学成分时,脱碳层的存在对Si、Mn、P、S、Alt元素含量的检测结果影响不大,但对C元素含量的检测结果存在显著影响。若激发位置处于脱碳区域,C元素含量的检测结果会显著低于试样实际的C含量。     

CFRP/AL车门防撞梁热变形有限元仿真与分析

由于热膨胀系数不同,异种材料结构在环境温度变化时会发生变形,并影响最终的装配性能。基于ABAQUS平台建立CFRP/AL车门防撞梁有限元模型,对防撞梁在温度变化时的变形进行了研究。基于仿真分析结果,利用二次样条函数对仿真结果进行插值,预测CFRP层合板的变形,快速计算CFRP/AL车门防撞梁在不同温度下的变形。通过仿真运算及插值结果针对试验数据的分析及比较,验证了有限元模型的准确性,并利用二次样条插值函数匹配CFRP/AL车门防撞梁非线性趋势,为装配变形补偿提供依据。     

汽车铝质防撞梁的轻量化设计及分析

运用结构优化的方法,对防撞梁进行轻量化设计并分析防撞梁的刚度、模态、托钩强度及高速刚性墙碰撞等工况性能。结果表明:铝合金防撞梁的轻量化及安全性能较高强度钢均有明显改善,且铝合金防撞梁吸能量大,加速度峰值小,在满足被动安全性与行人保护安全性要求的同时,可实现轻量化。     

微合金化1800 MPa热成形钢的成分设计及强韧性研究

利用热力学计算软件Thermo-Calc对Nb、Ti含量变化对其碳氮化物析出的影响规律进行计算，确定了1 800 MPa热成形钢的成分。对该热成形钢的平衡相图、主要析出相的析出温度、特定相中元素含量随温度的变化、析出相的长大行为进行了计算，得到了该材料的主要相组成和相变特征基础数据。对微合金1 800 MPa热成形钢的力学性能和三点弯曲性能进行了检测，结果表明其具有良好的强韧性。利用电子背散射衍射技术（EBSD）对热成形钢淬火后的组织进行了表征，结果表明细小的奥氏体晶粒和细小的马氏体块（Block）是1 800 MPa热成形钢具有高强韧性的主要原因。最后采用充氢+慢拉伸的方法检测了热成形钢的延迟断裂敏感性，表明在充氢时间小于2 h的条件下，热成形钢具有优异的延迟断裂敏感性。     

基于侧面碰撞的热成型高强度零件开发

以某型轿车为例,基于轻量化车身目标进行准静态三点弯曲和动态冲击数值模拟分析,获得了适合车身结构的高强度热成型零件。根据C-NCAP法规要求,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车车身侧碰模型,将优化设计零件引入整车进行侧碰仿真对比分析。结果表明,采用1.6 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通高强度钢防撞梁后,整车车身侧碰抗撞性能获得大幅改善且车体变形显著减小,车身质量减轻3.7 kg,整车减重0.28%。     

热成形钢及热冲压零件的氢致延迟断裂

超高强度钢的开发和应用是汽车轻量化和提高安全性的重要途径,1500 MPa及更高强度的高性能热成形钢的开发和应用是关键,超高强度热成形钢及热冲压零件的氢脆风险必须要重视并且避免.介绍了氢脆现象的发现、氢脆的概念、氢脆的机理,并试图用氢致局部塑性增加及晶界脱聚相结合的机制来解释热成形钢的氢脆开裂现象,进而综述了抑制氢脆的...     

生产装备

介绍了GMT材料的特性及其在国内外汽车上的应用情况。以某车型为例,对GMT材料应用于后防撞梁过程中的结构设计、模具开发和生产制造技术进行了研究,通过有限元分析方法分析了GMT后防撞梁在不同工况条件下的使用性能;并与860 MPa金属材料后防撞梁进行对比,从成本控制和轻量化等方面阐述了GMT材料的优势。     

薄铝硅镀层热成形钢应用技术研究

新型的薄铝硅镀层热成形钢在抗拉强度、屈服强度以及伸长率不变的情况提升了折弯角性能，在汽车应用中具有一定优势。对1 500 MPa薄铝硅镀层热成形钢进行了应用性能研究，包括成形性能、焊接性能、腐蚀性能、胶粘性能。结果显示，减薄铝硅镀层对成形性没有影响，提升了材料的焊接性能，腐蚀性能有所下降，但是总体满足设计要求，胶粘性能也无明显变化。因此，可以推进薄铝硅镀层热成形钢在车身上的批量应用。     

仿生车门梁的有限元模拟与分析

针对汽车交通事故中侧面碰撞比例高、危害大的问题,为了进一步提高汽车车门的耐撞性,对汽车车门梁进行仿生设计。基于结构仿生学和力学理论,利用小麦茎秆维管束的分布特性,仿照小麦茎秆横截面微观结构,对某品牌汽车车门梁进行仿生优化,设计出四种仿生模型。利用有限元软件ANSYS,对车门梁原型及其仿生模型,分别进行弯曲、扭转和弯扭组合变形的有限元模拟分析。结果表明,三种变形的模拟分析中,仿生模型四都具有较好的力学性能。