基于碰撞的车身热成形铝合金部件应用

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2012年第14期

作者：H. T. SUN et al

编译：张为荣

热成形铝合金是车身轻量化设计和发展的重要材料。选取AA5182作为试样，分析热成形铝合金在碰撞过程中其屈服应力与不同应变速率的关系。对比拉伸试验有2种：①同一应变速率下，热成形AA5182和低碳钢试样的应力应变关系；②热成形AA5182在不同应变速率下的应力应变关系。试验结果表明，铝合金的屈服应力随应变的增大而增大，且热成形试样的屈服应力高于普通试样，而临界应变和伸长率结果相反。此外，应变速率越大，微观结构下的间隙错位越严重，导致热成形铝合金的断裂应变急剧减小。

采用基于试验结果得到的Johnson-Cook本构模型公式来预测碰撞过程中高应变速率热成形铝合金车身的力学性能。车身模型的搭建选用有限元模型，仿真环境为正向碰撞，车速为50km/h，分析变量为最大位移（车身长度减小值）和B柱加速度。

仿真结果表明：①相对于低碳钢材料，热成形铝合金车身的最大位移增加，发动机舱能够吸收更多的碰撞能量而减小驾驶舱变形；②热成形铝合金车身的B柱峰值加速度减小且发生时间延迟，原因是高应变速率造成低断裂应变。

热成形铝合金材料的低弹性系数会降低车身的刚度和模态，这可以通过增加车身的厚度来弥补。如何将热成形铝合金与低碳钢材料结合应用将是今后研究工作的重点。