刘培星

(山东钢铁集团日照有限公司钢铁研究院，日照 276800)

0 引 言

汽车轻量化是降低能源消耗、减少温室气体排放的重要途径。1.5 GPa热成形钢(超高强钢)是汽车轻量化的重要材料，已广泛应用于如门内防撞梁、保险杠、中通道以及A，B，C柱等车身安全结构件[1-3]。热成形零部件一般采用热成形淬火工艺制造,加热至奥氏体化的板料在高温成形后的保压过程中快速冷却，显微组织由奥氏体转变为马氏体，从而获得极高强度。板料在高温状态下的成形性能较好，零部件回弹小[4]。

在整车开发设计过程中采用有限元方法(FEM)进行计算机辅助工程(CAE)碰撞仿真，可以降低汽车开发成本，缩短车型开发周期。CAE仿真所用材料卡片的准确性直接关系到有限元仿真结果的准确性。材料动态力学性能试验可以为有限元碰撞仿真分析提供基础材料参数；不同应变速率下的屈服强度、流变应力、抗拉强度和延伸率等是车身安全重点关注的性能[5]。国内外车用材料高速拉伸性能的相关研究很多，内容包括检测试验设备、检测方法[6]、本构方程[7-8]等；但目前大多是原材料的高速拉伸性能研究。服役过程是零部件的碰撞安全服役过程，需考虑从零部件取样进行分析。

为此，作者在1.5 GPa级热成形钢U形件不同位置取样进行高速拉伸试验，对比分析了不同位置的拉伸性能以及应变速率对拉伸性能的影响，采用combined S-H模型对真应力-真塑性应变曲线进行拟合延伸；构建材料高速拉伸有限元模型，模拟了材料的高速拉伸行为及夹持端应力分布，拟为热成形钢在车身中的碰撞安全设计与分析提供基础数据和技术支撑。……