基于FFLD分析的汽车在极限凹坑路面工况下车身结构失效CAE新方法研究

在车身前期设计阶段,为了考核车辆在极限坑洼路面的冲击下对车身结构的影响,根据通用全球相关方坑道路试验标准,本文针对极限冲击的方坑#3路面,以某车型在方坑#3路试中出现了车身结构失效的问题为研究对象,找出了传统钣金失效准则CAE方法的不足,不能复现出试验失效的问题,进而通过大量料片试验建立了断裂成形极限图(fracture forming limit diagram,FFLD),来作为钣金失效准则的CAE新方法。随后基于该CAE新方法,通过车辆动力学科计算的方坑#3虚拟路谱作为载荷输入,对车身结构进行有限元仿真分析,成功复现了试验失效。根据CAE新方法分析的结果,对车身结构进行改进,最终通过了方坑#3路试验证,且试验和CAE仿真结果对标具有良好的一致性。证明了基于该方法,可以在车身开发前期阶段,准确预测出钣金在复杂变形条件下的真实破坏情况,从而减少了后期试验中出现的车身结构失效的风险。

AZ31B-H24镁合金钣金件在多向加载下的力学性能实验研究(英文)

镁合金在汽车轻量化设计中富有前景。基于单向、双向和等双向拉伸的实验数据,本文研究了AZ31B镁合金钣金件的塑性和断裂特性;结果显示:在这两方面,AZ31B有显著各向异性。标定了Hill1948、Barlat1989和Barlat2003的塑性本构模型,结果表明:在应用联合流动法则时,上述模型均不能同时准确地预测不同材料方向下的强度和塑性流动;因此对于这种材料,推荐使用非联合塑性流动法则。可用数字图像相关(DIC)技术和测量断裂处面积收缩技术来得到AZ31B镁合金的断裂应变;可用修正的Mohr-Coulomb断裂准则(MMC)和断裂成形极限图(FFLD)来预测材料断裂。

应变路径变化对材料韧性断裂的影响

为研究非比例加载条件下应变路径的变化对材料韧性所产生的影响,设计了一组包含宽应力三轴度的非比例加载试验,得到相应的载荷-位移/扭角曲线。运用ABAQUS/Explicit及用户子程序VUSDFLD,基于试验与模拟相结合的方法确定断裂起始点,研究复杂加载条件下断裂起始点的平均应力三轴度、罗德系数和等效断裂应变的变化趋势,分析应变路径变化对断裂成形极限的影响。结果表明:预加载的存在加快了断裂进程,且随着预加载程度的增加,材料的韧性断裂出现的愈早。对于拉-扭试验,在预扭阶段应变沿着纯扭趋势发展,而进入拉伸阶段后应变并非沿着单拉的应变路径进行变化;对于压-扭试验,在预压阶段应变沿着单向压缩的应变路径变化,而扭转阶段则沿着平行于纯扭的应变路径变化。