基于碰撞的車身熱成形鋁合金部件應用

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基于碰撞的車身熱成形鋁合金部件應用

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計和發展的重要材料。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力與不同應變速率的關系。對比拉伸試驗有2種：①同一應變速率下，熱成形AA5182和低碳鋼試樣的應力應變關系；②熱成形AA5182在不同應變速率下的應力應變關系。試驗結果表明，鋁合金的屈服應力隨應變的增大而增大，且熱成形試樣的屈服應力高于普通試樣，而臨界應變和伸長率結果相反。此外，應變速率越大，微觀結構下的間隙錯位越嚴重，導致熱成形鋁合金的斷裂應變急劇減小。

采用基于試驗結果得到的Johnson-Cook本構模型公式來預測碰撞過程中高應變速率熱成形鋁合金車身的力學性能。車身模型的搭建選用有限元模型，仿真環境為正向碰撞，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生時間延遲，原因是高應變速率造成低斷裂應變。

熱成形鋁合金材料的低彈性系數會降低車身的剛度和模態，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合應用將是今后研究工作的重點。