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基于碰撞的車身熱成形鋁合金部件應(yīng)用

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2012年第14期

作者：H. T. SUN et al

編譯：張為榮

熱成形鋁合金是車身輕量化設(shè)計和發(fā)展的重要材料。選取AA5182作為試樣，分析熱成形鋁合金在碰撞過程中其屈服應(yīng)力與不同應(yīng)變速率的關(guān)系。對比拉伸試驗有2種：①同一應(yīng)變速率下，熱成形AA5182和低碳鋼試樣的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；②熱成形AA5182在不同應(yīng)變速率下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。試驗結(jié)果表明，鋁合金的屈服應(yīng)力隨應(yīng)變的增大而增大，且熱成形試樣的屈服應(yīng)力高于普通試樣，而臨界應(yīng)變和伸長率結(jié)果相反。此外，應(yīng)變速率越大，微觀結(jié)構(gòu)下的間隙錯位越嚴(yán)重，導(dǎo)致熱成形鋁合金的斷裂應(yīng)變急劇減小。

采用基于試驗結(jié)果得到的Johnson-Cook本構(gòu)模型公式來預(yù)測碰撞過程中高應(yīng)變速率熱成形鋁合金車身的力學(xué)性能。車身模型的搭建選用有限元模型，仿真環(huán)境為正向碰撞，車速為50km/h，分析變量為最大位移（車身長度減小值）和B柱加速度。

仿真結(jié)果表明：①相對于低碳鋼材料，熱成形鋁合金車身的最大位移增加，發(fā)動機艙能夠吸收更多的碰撞能量而減小駕駛艙變形；②熱成形鋁合金車身的B柱峰值加速度減小且發(fā)生時間延遲，原因是高應(yīng)變速率造成低斷裂應(yīng)變。

熱成形鋁合金材料的低彈性系數(shù)會降低車身的剛度和模態(tài)，這可以通過增加車身的厚度來彌補。如何將熱成形鋁合金與低碳鋼材料結(jié)合應(yīng)用將是今后研究工作的重點。