成形工艺对复合强度S型构件碰撞特性的影响

• 作 者: 鲁守钊
• 机 构: 大连理工大学
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 热成形 复合强度 数值模拟 碰撞特性 汽车轻量化 车身结构

随着汽车轻量化的发展，热成形超高强度零部件在车身上应用的越来越多，基于热成形技术的复合强度零部件也被开发出来，以更好地提高汽车安全性。汽车车身的主要零部件都是通过冲压、弯曲等成形工艺获得的，在成形过程中板料会产生厚度变化、等效塑性应变以及残余应力应变，这些成形工艺历史因素会对汽车的结构分析和碰撞分析产生一定的影响，但在传统碰撞仿真模拟中未考虑这些因素的影响。将成形工艺历史因素引入碰撞分析中，可以提高碰撞仿真精度，为车身结构的优化提供更准确的参考数据。　　首先，本文以B柱为研究对象，通过模拟仿真探讨了热成形复合强度B柱模型和热成形全硬化等强度B柱模型的碰撞特性，得出热成形复合强度B柱在抗撞击性以及吸能性上具有较好的优势，同时相对于传统B柱减少了制造工艺，并实现了轻量化。　　其次，研究了热成形复合强度S型结构件的热成形工艺，分析了通过提高模具温度来获得复合强度性能的方法。研究表明在模具热区温度为100℃、300℃时得到的S型结构件复合性能不佳，模具热区温度为500℃时得到的S型结构件具有较好的复合强度性能，此时处于冷区的S型结构件部位的微观组织主要为马氏体，处于热区的S型结构件部位的微观组织主要为贝氏体。此外还分析了压边力对S型结构件成形性的影响。　　最后，研究了成形工艺历史因素对S型结构件碰撞特性的影响，针对冲压工艺过程中产生的厚度变化、等效塑性应变以及残余应力应变，分别建立了相应的碰撞模型并进行了计算分析。分析结果表明，与理想S型结构件碰撞模型相比较，厚度变化对碰撞响应影响最大，其次是等效塑性应变，残余应力应变的影响几乎可以忽略。厚度减薄使S型结构件强度降低，等效塑性应变增加了S型结构件的刚度。此外还探讨了冲击碰撞速度和成形时压边力对S型结构件碰撞响应的影响。