基于落锤压溃高强双相钢断裂失效模型

以高强双相钢HC420/DP780D+Z为研究对象,基于动静态拉伸试验,获取材料在高应变速率下的力学性能曲线;基于Swift-Hockett-Sherby混合模型,获取材料的本构模型。基于GISSMO断裂失效准则,设计5种断裂失效试样,获取力-位移曲线;采用模型仿真与试验对标拟合的方式获取不同失效状态下的应力三轴度和极限塑性应变等关键参数,拟合获得材料的断裂失效模型曲线。基于帽形薄壁梁落锤压溃试验,采用试验和仿真对比分析的方法对比GISSMO断裂失效模型、传统失效参数设置等的差异,用以验证所建立断裂失效模型的准确性。结果表明,双相钢材料HC420/DP780D+Z具有一定的应变速率敏感性;材料的极限塑性应变受应力三轴度的影响较大;采用GISSMO断裂失效模型获得的落锤压溃仿真分析结果与试验结果一致性较高,最终变形压溃量的相对误差小于3%,高于传统分析方法;同时,承载和吸能的仿真与试验结果也基本一致;模型很好地反映了材料的真实性能,表明所采用的GISSMO失效模型是可靠的。

基于GISSMO断裂失效模型的高强钢落锤压溃仿真分析

选取不同性能的DP980钢开展落锤压溃测试过程失效分析。基于GISSMO断裂失效模型,设计了5种不同的断裂失效试样,获取了断裂时刻的等效塑性应变,并搭建了仿真分析模型,提取了各试样断裂时的应力三轴度,拟合获得了断裂失效曲线和塑性失稳曲线。采用仿真和试验相结合的方法,对材料的承载和吸能、不同位置单元的失效过程及相同位置单元的损伤进行了对比分析。研究结果表明:高扩孔性能DP980钢的扩孔率达到了77.6%,明显高于普通DP980钢,其局部延展性也大于普通DP980钢;高扩孔性能DP980钢单位压溃位移吸收能量比普通DP980钢提升了21.74%,表现出更好的吸能特性。

基于落锤压溃试验高强钢材料吸能特性分析

选取双相高强钢DP590D+Z、DP780D+Z、DP980D+Z作为研究对象,基于高速拉伸试验对3种高强钢材料的动态力学性能进行对比分析,获取应变速率变化对材料力学性能的影响;基于高强钢材料薄壁梁结构落锤压溃试验,对材料的吸能特性进行分析,对比同一种材料不同冲击速度的吸能特性以及不同材料相同冲击工况的吸能特性。结果可知:随着材料强度增加,力学性能对应变速率敏感性降低,能量吸收对应变速率敏感性降低;当压溃试样的吸能比高于0. 95时,试样变形模式表现为压溃褶皱变形,此时试验准确反应材料的吸能特性;相同冲击条件下,材料强度增加,材料吸能比和比吸能均有所下降,平均载荷较大,极限载荷较小,载荷比较大,表明材料的承载力波动较小,表现出更好的承载特性;材料帽形梁结构的力学和吸能特性变化规律与原材料一致,可以作为车身设计选材的参考依据。

基于零件压溃试验加工硬化对吸能特性影响分析

零件加工过程促进了材料内部组织位错运动,起到了加工硬化作用,对力学性能提升具有重要作用,目前的仿真分析中忽略了此部分的影响。以汽车前防撞梁用QP980为研究对象,基于静态拉伸试验,对拉伸试样分别施加0%、5%、10%、15%的预应变,以获取加工硬化对材料力学性能主要特征参数的影响规律;基于Hollomon方程,获取加工硬化指数n的变化规律。根据分析结果,对方程进行修正,获取加工硬化系数k,并将其嵌入到材料动态特性本构模型中;根据零件薄壁梁落锤压溃试验,采用试验和仿真对比分析,研究加工硬化对零件吸能特性的影响。结果可知:加工硬化可促进材料组织位错,进而对材料力学性能产生较大影响;随着施加预应变逐渐增大,材料的强度逐渐提升,而屈服强度提升的更快;材料的断后延伸率和塑性积在不同预应变下的变化趋势相同,且变化趋势都比较明显,整体呈现下降的趋势;考虑加工硬化吸能特性分析结果与实际落锤压溃分析结果更为接近,最大误差在3%以内,表明模型仿真的准确性,进而说明嵌入加工硬化指数的准确性。分析内容和结果为此类研究材料吸能特性提供重要参考。

基于正面碰撞汽车前纵梁结构优化设计分析

汽车发生正面碰撞时,前纵梁和防撞梁组成的吸能结构的承载能力直接影响到整车的安全性能。根据前纵梁的结构特点和碰撞吸能过程的变形特征,建立前纵梁的有限元分析模型;对前纵梁在吸能过程中的失效形式进行分析;压溃失效和折弯失效是两种主要的失效形式;折弯失效发生时,前纵梁失去原有的设计吸能作用,而临界角是发生折弯变形的最要指标;针对影响前纵梁折弯变形临界角的主要因素进行分析,包括长宽比、材料厚度、壁障摩擦系数等,获得结构参数对性能的影响规律;根据影响规律对某汽车前纵梁结构进行优化设计,并采用落锤压溃试验对结构优化前后的性能进行对比分析。结果可知:前纵梁发生弯曲变形时存在临界角度,对轴向承载影响较大;前纵梁的长宽比、壁障接触面摩擦系数是影响临界角度的重要因素;材料厚度的影响较小;降低长宽比,增大摩擦系数,在相同的倾角下,前纵梁弯曲承载变形能力提高,同时梁体轻量化13.7%;试验验证表明分析结果和优化设计的准确性,研究结果为此类设计提供参考。