汽車用鋼碰撞性能的重要性

國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)正在應(yīng)對(duì)前所未有的環(huán)境和資源壓力，節(jié)能減排已經(jīng)刻不容緩，輕量化是重要手段之一。而汽車輕量化決不能以犧牲安全為代價(jià)，相反，關(guān)于汽車各種安全法規(guī)日益嚴(yán)格。汽車的安全性直接體現(xiàn)在車身在撞擊過(guò)程中吸收撞擊能量的能力以及對(duì)乘員的保護(hù)程度，而撞擊過(guò)程中車身承受高速的負(fù)荷，車身材料的變形是一個(gè)高應(yīng)變速率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，與低應(yīng)變速率（靜態(tài)拉伸）時(shí)的性能以及失效方式是完全不同的，研究和模擬汽車用鋼在應(yīng)變速率范圍的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，對(duì)汽車輕量化發(fā)展進(jìn)程中優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合理選擇材料和提高車身安全性具有重要的指導(dǎo)作用 。

高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)測(cè)試方法

高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)測(cè)試基于碰撞仿真分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)前首先要了解汽車用鋼的服役部位、載荷工況、響應(yīng)特性和力學(xué)性能參數(shù)需求等。高應(yīng)變速率材料性能測(cè)試可參照標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS 26203-2 《金屬材料 高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)》第2部分：液壓伺服或其他測(cè)試系統(tǒng)以及GB/T 30069.2—2016 《金屬材料高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)》第2部分：液壓伺服型與其他類型試驗(yàn)系統(tǒng)。

應(yīng)變的測(cè)量方式有多種，比較通用的是應(yīng)變片測(cè)量，通過(guò)超高速動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀將應(yīng)變的動(dòng)態(tài)過(guò)程記錄下來(lái)，可以有效排除高速變形時(shí)試驗(yàn)機(jī)載荷傳感器數(shù)據(jù)波動(dòng)問(wèn)題，此方式簡(jiǎn)便且費(fèi)用較低。隨著高速攝像技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)光學(xué)應(yīng)變測(cè)量也越來(lái)越多地應(yīng)用于高應(yīng)變速率材料性能測(cè)試中。該系統(tǒng)可以測(cè)量和計(jì)算在負(fù)載和溫度變化條件下剛性零件的位移，物體的變形、軌跡和零件的動(dòng)態(tài)特性，以及高細(xì)節(jié)的原型掃描，能夠測(cè)得試樣表面三維全場(chǎng)應(yīng)變圖，真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可滿足高速拉伸條件下的全場(chǎng)和局部應(yīng)變測(cè)試、動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試要求，并且可以實(shí)時(shí)測(cè)定靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試中的應(yīng)力分布。

高應(yīng)變速率性能測(cè)試試驗(yàn)和應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題雖然近年來(lái)中國(guó)鋼鐵行業(yè)也相繼開(kāi)展了高速拉伸試驗(yàn)機(jī)在汽車碰撞過(guò)程中高應(yīng)變速率材料性能研究，但是由于高應(yīng)變速率測(cè)試方法起步較晚，在測(cè)試及應(yīng)用過(guò)程中還存在一些亟待解決的問(wèn)題，比如試驗(yàn)的不確定度分析，試驗(yàn)設(shè)備的原理、試驗(yàn)方法、試樣尺寸差異分析。各設(shè)備獲取的原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比性需進(jìn)行進(jìn)一步的工作證實(shí)。高應(yīng)變速率測(cè)試還存在很多需要解決的問(wèn)題，如在理想的材料高速拉伸試驗(yàn)中，試樣如何保持恒應(yīng)變速率變形，對(duì)于材料在高應(yīng)變速率下的測(cè)試數(shù)據(jù)出現(xiàn)震蕩及其解決辦法，在試驗(yàn)過(guò)程中選取的有限應(yīng)變速率數(shù)量情況下，如何采用本構(gòu)模型及其誤差分析、高速拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的驗(yàn)證方法和仿真分析的驗(yàn)證方法，失效準(zhǔn)則如何有效地引入碰撞分析過(guò)程中等。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的深入研究，高應(yīng)變速率測(cè)試分析將會(huì)展示出更廣闊的應(yīng)用前景。