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北京轿车轻量化需求什么材料?铝合金是怎么运用的?

发布时间:2021-9-18 16:30:00  来源:http://bj.beiherui.com/news686771.html

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由于节能环保的需求,轿车轻量化已成为必然趋势。2013年中国轿车的均匀油耗为7.5L/100km;国家规划的节能减排目标为:2015年新车的油耗要下降到6.9L/100km,2020年达到5.0L/100km,因而轿车轻量化迫在眉睫。实现轿车轻量化材料的手法也有许多,包含资料、结构和工艺三个方面。轻量化资料的使用是轿车轻量化中根底,也是核心的手法,受到轿车业界的广泛关注。

常见的轻量化资料分为金属和非金属两大阵营。金属资料主要包含高强钢、铝合金、镁合金等;非金属资料包含工程塑料和复合资料等。这些新资料在实际使用时会遇到多种多样的问题,比如替换资料后轿车的安全性、舒适性、动力性、操控性、经济性往往都会有所改变,需求重新审视。其中安全性涉及到驾车和搭车人的生命安全,所以尤为重要,而轿车磕碰安全要求也在逐年进步,有限元仿真的方法是磕碰安全规划的重要手法,但怎么才干精确的使用有限元仿真猜测磕碰进程中的力学功能呢?答案是精确的资料力学功能表征。铝合金资料优点许多,它的密度是钢的1/3,比吸能是钢的2倍,延伸性好、耐腐蚀易收回,且其铸造功能杰出,可加工成不同形状,是现在最为热门的轻量化资料之一。现在许多车型如奥迪A8、捷豹XFL等均已选用全铝车身,因而本文以铝合金为主要对象,对其独特的力学特性进行简单的介绍。
铝合金资料品种许多,轿车中使用的主要包含2系、5系、6系和7系铝,其形式包含板材、型材、管材及高功能铸铝。不同牌号铝合金的力学功能也会存在较大的差异。传统金属资料力学功能参数主要包含资料静态下的弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、延伸率等,但轿车在轿车磕碰进程中所经历的高应变率规模往往在0-1000/s的量级规模,且资料的变形/开裂形式也不仅仅是单轴拉伸工况。这些加载条件的变化对铝合金资料的力学响应有很大影响。

那么怎么较全面的表征铝合金资料力学功能,获得整车有限元仿真中所需求的数据呢?咱们需求进行铝合金资料不同应变率的拉伸实验,获取资料的弹塑性数据。在此根底上,再进行不同应力状况的实验,如剪切、拉剪、缺口拉伸、穿孔等,一起结合仿真,获取实验进程中无法获取的信息,最终得到铝合金资料的弹塑性和开裂相关的数据。相应的实验所需求的设备有全能实验机、高速拉伸实验机、落锤冲击实验台、低高速相机、非触摸测量剖析体系等。由于动态冲击实验施行和成果处理比较复杂,实验成本远比传统的准静态实验要高。
首要咱们来看某铝合金资料的应变率效应,下面展示了准静态拉伸和高速拉伸的实验设置以及不同应变率下某铝合金资料的工程应力应变曲线。在100/s单向拉伸时,为了防止发生“ringing effect”现象,咱们在试件上粘贴了应变片进行测力。从实验成果能够看出这种铝合金资料的应变率效应较明显;不同应变率下的延伸率根本共同。
在轿车磕碰进程中,有部件会呈现开裂现象,而许多企业在前期开发CAE模仿的进程中并未考虑或者仅仅选用一个等效开裂应变值来表征资料的开裂特性,但铝合金资料在不同的受力状况下的开裂应变差异很大,这对开裂的猜测非常晦气,因而需求经过多种应力状况的资料实验来获取愈加全面的开裂信息,然后进步仿真猜测精度。下面以某铝合金资料为例,测试内容包含了剪切、拉剪、R5缺口拉伸、R20缺口拉伸以及穿孔实验,一切实验均需求配合相应的夹具在全能实验机上完结,选用工业CCD拍照整个实验进程,再经过非触摸软件进行剖析,获取变形信息。在轿车磕碰进程中,有部件会呈现开裂现象,而许多企业在前期开发CAE模仿的进程中并未考虑或者仅仅选用一个等效开裂应变值来表征资料的开裂特性,但铝合金资料在不同的受力状况下的开裂应变差异很大,这对开裂的猜测非常晦气,因而需求经过多种应力状况的资料实验来获取愈加全面的开裂信息,然后进步仿真猜测精度。下面以某铝合金资料为例,测试内容包含了剪切、拉剪、R5缺口拉伸、R20缺口拉伸以及穿孔实验,一切实验均需求配合相应的夹具在全能实验机上完结,选用工业CCD拍照整个实验进程,再经过非触摸软件进行剖析,获取变形信息。



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