汽车底盘碳纤维后纵臂成形实验与分析

采用碳纤维增强环氧树脂作为某新能源汽车后纵臂轻量化的材料。针对后纵臂的力学性能要求,通过材料的选择、铺层的优化、模具设计与制造、零件的制造和性能试验等,对碳纤维后纵臂的制造工艺进行研究。结果表明,与传统的金属件相比,采用碳纤维可使后纵臂质量减轻30%,而热模压工艺适合碳纤维后纵臂的成形。

22MnB5钢制轿车后桥横梁热冲压成形的有限元模拟

通过Deform有限元分析软件对3.8mm厚22MnB5钢制轿车后桥横梁的热冲压成形过程进行了模拟,分析了合模保压过程中板料的温度变化;对22MnB5钢制后桥横梁进行了热冲压成形试验,测试了热冲压过程中板料的温度变化,并与有限元模拟结果进行了对比分析,研究了成形后横梁的显微组织和硬度。结果表明:在热冲压成形过程中,合模保压后板料温度快速下降,冷却速率达到30℃·s-1以上,可实现22MnB5钢的淬火强化;试验测得热冲压成形过程中板料的温度变化曲线与模拟曲线一致,相对误差在10%以内,模拟结果较准确;热冲压成形件的最终显微组织为板条马氏体,显微硬度达到480HV以上。

汽车前转向节铝合金轻量化拓扑优化设计

由于铝合金具有密度比铸铁和铸钢小、强度相对高,在承受相同载荷条件下,采用铝合金可以减轻零部件的重量等优点,越来越多汽车底盘零部件在轻量化的设计要求中使用铝合金代替传统的铸铁或者铸钢。文章在这个背景下,对某车型前转向节进行重新设计,并将材料由铸钢替换成铸铝,运用Optistruct优化软件,对概念设计结构进行拓扑优化及结构改进设计,得到最终设计结构。

微合金钢S500MC的高频疲劳特性

材料的各种静态和疲劳断裂性能是结构强度分析、耐久性和损伤容限设计的基础。微合金高强度钢S500MC由于其较高强度和较高韧性塑性的组合,可广泛用于汽车等领域。采用升降法对S500MC试样进行高频疲劳试验,依据获得的数据绘出其应力-寿命(S-N)曲线,确定应力比R=0.1下的疲劳极限,还获得了一系列高频疲劳特性参数如下:S500MC钢的抗拉强度为635 MPa,疲劳极限σ0.1为471 MPa,达抗拉强度的70%多。双对数坐标系的S-N曲线上,斜线的截距SRI1=1 613 MPa,斜率b=-0.089 33,N C1=2.03×106,相关系数R=-0.954 53。

两种先进高强度钢板冷冲压成形的数值模拟

根据GB/T 15825.3-2008规定的极限拉深试验方法和HAT回弹测试试验方法,运用Dynaform软件对SZBS600和SPFH590两种先进高强度钢板的冷冲压成形过程进行了数值模拟,分析了压边力、摩擦因数对回弹的影响,探讨了试验钢的极限拉深性能,并进行了试验验证。结果表明:在相同的压边力下,试验得到的两种试验钢的回弹角基本相当,且均随压边力的增大而减小;模拟和试验得到的回弹角最大相差1.03°;当压边力为200kN时,随着摩擦因数从0.03增加到0.06后,模拟得到的SZBS600钢的回弹角从13.769°降至0.676°;试验得到的SPFH590钢和SZBS600钢的极限拉深比分别为2.150和2.175,模拟得到的在2.02.2之间,与试验结果基本吻合,证明了所建模型的正确性;两种钢的回弹和极限拉深性能相当。

影响FB780先进高强度钢扩孔性能的因素

为研究影响FB780先进高强度钢扩孔性能的主要因素,按GB/T 15825.4-2008标准进行扩孔试验,采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计等对扩孔前后试验钢的显微组织、冲孔表面光亮带与撕裂带形貌、近冲孔孔缘2mm的微区硬度梯度以及扩孔件上贯穿裂纹处的形貌及其中的第二相进行了分析,得到了影响FB780钢扩孔性能的主要因素。结果表明:影响试验钢扩孔性能的主要因素为孔缘附近微区的硬度、显微组织及冲孔表面的质量;扩孔率随着孔缘附近微区的硬度显著增大而降低;扩孔过程中裂纹的形成与扩展是通过微孔聚集模式进行的;显微组织及冲孔表面质量的提高对扩孔性能有利。

CP800钢的低周疲劳特性研究

CP800钢是一种汽车用800 MPa级复相钢。采用加载频率为1 Hz、应力比为-1的拉压疲劳试验研究了汽车用CP800钢的低周疲劳特性。采用Coffin-Manson方程对试验数据进行拟合,绘制拟合曲线得到疲劳参数σf′、b、εf′、c。预测循环次数2Nf与应变幅Δεt/2之间的关系方程为Δεt/2=2269.4/2.3×10^5*(2Nf)^-0.107+0.72*(2Nf)^-0.779。采用体视显微镜和扫描电镜观察分析疲劳试样断口的宏观和微观形貌。分析发现:CP800钢疲劳试样断口有多个裂纹源,裂纹扩展区有明显的疲劳辉纹,瞬断区存在大量韧窝。钢的循环应力变化的效果为:疲劳寿命的前半段试样承受应力较大,并逐渐硬化;后半段承受的应力减小,发生软化。

复相钢CP800的烘烤硬化性能研究

目的研究某汽车用复相钢经过不同程度预应变再进行烘烤处理后力学性能的变化。方法通过Zwick/Z100TEW材料万能拉伸试验机,对实验用复相钢进行不同程度的预应变,之后在170℃下经20 min烘烤后再次加载至拉断,比较加工硬化值、烘烤硬化值、断后伸长率及强塑积的值,揭示复相钢的烘烤硬化规律。结果复相钢的加工硬化值与烘烤硬化值随着预应变量的增加而增大,在预应变为8%时达到应变范围内的最大值,分别为62.2 MPa与85.3 MPa;伸长率与强塑积则展现出先增加后减小的趋势,在预应变为2%时两者均达到预应变范围内的最大值,分别为19.9%与16.9 GPa·%。结论经过预应变和烘烤处理后,复相钢的各项性能均有改变,在预应变为2%时综合性能最佳,研究结果对复相钢在汽车中的应用提供了一定的借鉴。

基于稳健性的乘用车前下控制臂设计优化

本文对汽车前下控制臂的屈曲强度进行CAE分析及试验验证,并基于失效模式进行设计评审(DRBFM),发现球头球心相对于控制臂本体的垂向位置对屈曲变形的失效模式较为敏感。基于QFD和田口方法,通过设计优化,使产品性能足够抵抗制造公差的干扰,按照功能要求实现一种稳健的失效模式,并完成有效性试验验证。通过应用六西格玛设计理念,实现产品质量的先期策划。

轻型管状扭转梁的材料及退火工艺研究

目的针对某自主品牌高性能管状扭转梁的开发需求,确定最佳的扭力梁选材和相应的退火工艺方案。方法采用两种不同的超高强钢材料完成了扭转梁的制管、预成形和液压成形等过程,并对成形零件进行了不同的退火工艺尝试,分析了焊管、成形件和退火件的显微组织、硬度及力学性能特征,并完成了扭转疲劳性能测试,最后对疲劳失效零件进行了失效原因分析。结果相较于STAM690进口材料,采用国产CP800材料的扭转梁,通过退火工艺调节,在保持显微组织不变的情况下可得到最佳的综合性能,屈服和抗拉强度均达到800 MPa以上,且其伸长率达到17%以上,同时,疲劳耐久性能可达10万次以上。结论推荐CP800材料作为高性能管状扭力梁的选材,相应的退火工艺为550℃,保温25 min。

复相钢拉伸断口分层原因分析

两种商用800 MPa级复相钢拉伸后分别出现了正常断裂和断口分层两种状态。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度计等手段分别对正常断裂和断口分层的试样进行了系统的研究,分析了断口产生分层的机制和主要原因。结果表明:断口分层与试样厚度中心组织偏析带及偏析处局部富集的析出相和大块状TiN颗粒有关,起始于偏析带中的细小析出相与基体界面处;Ti/Mn的析出相及大块状TiN等第二相颗粒导致了试样断口分层。

管状扭力梁横梁性能的对比研究

国内外管状扭力梁横梁的选材主要可分为两类:高强度复相钢和热成形钢。文章针对某一车型开发要求,分别以超高强复相钢CP800和热成形钢22MnB5为原材料,研究不同工艺路线下扭力梁横梁性能的差异。研究结果表明,22MnB5材料横梁拥有更高的强度和表面硬度,横梁本体具有更高的疲劳强度,但焊接后焊缝热影响区软化严重,容易引起失效开裂;而CP800材料横梁有更稳定的焊缝硬度分布,同时兼具较高的强度、硬度,因而拥有更优良的抗疲劳性能。

某新能源车型后扭力梁开裂失效分析及解决方案

针对某新开发能源车型在模拟道路耐久(24通道)台架中出现后扭力梁开裂失效问题,基于后扭力梁CAE分析及材料分析等确认后扭梁失效原因,通过焊缝优化措施而进行台架试验验证,同时达到焊缝质量最优产品。

管状扭力梁液压成形有限元仿真分析及试验

相比板状扭力梁,采用液压成形工艺加工管状扭力梁能够减轻零件重量,提升零件强度、刚度和疲劳性能。分析了管状扭力梁零件的典型截面形状,指出了零件加工难点和成形过程中的主要缺陷。利用有限元仿真分析方法对管状扭力梁成形过程进行数值模拟,分析了成形过程中典型截面的壁厚变化规律,即过渡区域壁厚变化较大,中间区域壁厚变化不明显。在此基础上进行工艺试验。研究结果表明,管状扭力梁液压成形有限元仿真结果与试验结果吻合性好,零件的实际形状与理论设计形状基本一致。