放心！服役两年的汽车前保险杠韧性没有下降！
“碳中和”、“碳达峰”作为国家的主要战略，为响应国家“2030碳达峰和2060碳中和”的目标，启动“绿色、低碳、循环”行动。塑料发现迅猛的今天，塑料的回收和利用具有重要意义，高质量回收利用将作为塑料行业的发展趋势。 聚丙烯（PP）以其优异的性能越来越广泛地应用于各个领域，在改性塑料生产中，如能有效地使用再生料，也可以减少原料的消耗费用，降低成本；同时使用再生料，以提高企业的经济效益，降低碳排放等。本文主要通过探究前保险杠零件应用时对于碰撞工况的需求及表现出发，对比服役一段时间和初始状态的前保险杠在材料特性及应用过程中的表现，探究前保险杠材料再生应用可行性。 常规物性反映出材料基础应用性能；散发性能体现出材料在应用时的人体感官友好性；碰撞仿真模拟材料制件实际应用中的实际表现，再与多轴冲击相印证，探究前保险杠材料再生应用的可行性。
物理测试性能可以评价一个材料的基础性能，性能的好坏直接决定产品的质量，市场服役后监控基础物性的质量变化是非常有必要的，物理性能测试结果如下表1。 
服役2年后的前保险杠材料与初始状态结果进行比较，可以看出整体上性能未出现较大的衰减，拉伸、弯曲、冲击有所降低，熔融指数略微增大，材料基础性能保留较完善，后期应用中适当增强改性衰弱性能，为前保险杠材料再生应用提供了可能。 
服役后的前保险杠材料气味等级没有大幅度改变；雾化在正常范围内波动；TVOC和甲醛出现了降低的现象。经过自然使用，已经将部分VOC和甲醛进行散发，所以整体的VOC含量和甲醛成逐渐下降的趋势。 目前的汽车正面碰撞主要有100%重叠正面刚性壁碰撞和40%重叠偏置碰撞两种形式，汽车碰撞是瞬态复杂的物理过程，涉及大变形和大位移及冲击载荷，为非线性动力问题，冲击载荷与接触在汽车碰撞过程中是一动态接触问题，影响着分析的全过程，本文保险杠碰撞方式采用100%重叠正面刚性壁碰撞，主要是探究再生料和原料性能差异，利用软件对保险杠进行动态仿真分析，对碰撞冲击过程采用显式动力学计算理论进行求解，保险杠数模和零部件如下图1： 前保险杠是薄壁结构，厚度2mm，数模由几万个曲面构成，元素太多仿真时间太长，对电脑配置要求极高，所以将前端框架结构简化，重点放在原料和再生料的碰撞对比情况，简化后模型如下，划分网格如图2： 分别输入原料和30%再生料的材料参数，包括弹性阶段的密度、泊松比、拉伸模量，塑性阶段的应力应变曲线，如图3： 动力学模块分析，导入模型、划分网格、定义边界和约束后求解，保险杠以2.2m/s速度碰撞，保险杠能量变化如图4： 
初始状态能量变化到21879mJ，服役2年的前保险杠能量变化到22119mJ，撞击系统的总能量在3.78*105mJ，初始状态的保险杠吸能在5.78%，服役2年的保险杠吸能在5.85%，说明服役2年和初始状态的吸能差异不大，在零件服役及碰撞吸能过程中表现较一致。保险杠碰撞后总体变形如图5： 
通过对比初始状态和服役2年的前保险杠碰撞后形变云图，因为是相同的数模、边界和约束条件，可见碰撞后受力点，变形位置都一样，但是服役2年的前保险杠最大变形量41.1mm，小于初始状态41.46mm，说明初始状态强度更高，抵抗变形能力更强。 多轴冲击可以表征材料的抗冲击性能，用于模拟汽车、火车、电子产品部件等工具的碰撞情况。检验车用外饰和内饰等材料在碰撞过程所产生的破坏情况和受力行为，避免在实际碰撞中有碎片飞溅造成误伤（如脆性易形成尖角伤害到乘客），保障人的生命安全，因此用多轴冲击结果进行验证前保险杠碰撞情况，是非常合理直观的。 
图6 初始状态和服役2年的前保险杠材料多轴冲击结果曲线 通过对初始状态和服役2年的前保险杠材料进行多轴结果进行对比可以发现，与碰撞仿真结果较一致，服役2年的刺穿吸收能量有25.5J，初始状态刺穿吸收能量有23.2J，都成韧性破坏。服役2年后的前保险杆材料在应用过程中，碰撞吸能表现较好，可循环再生进行使用。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2025-03-06
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