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整车碰撞中的金属材料应该考虑哪些参数?

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大家好,我是团长。

此前,我们针对金属展开过一些讲述,包括:
1、典型金属的材料曲线
2、名义应力、工程应力与真实应力
3、应变率应该什么时候考虑呢?

本期我们接着继续讲讲,在碰撞模型中会格外注意的材料参数。

原文:整车碰撞金属材料
作者:浦东一吊丝


整车碰撞模型中金属材料的物理性能对碰撞结果影响很大,直接影响分析结果的精度。下面来谈谈金属材料的物理性能。

 
 
01  
材料物理性能参数

在力学仿真中一般要用到的金属材料物理性能参数如下:
密度
单位体积的质量

弹性模量
材料在弹性变形阶段内,正应力和对应的正应变的比值,一般代表材料抵抗弹性变形的能力。

泊松比
材料横向应变与纵向应变的比值,也叫横向变形系数

屈服强度
金属材料发生屈服现象时的屈服极限,即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。

抗拉强度
金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值,也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。

疲劳强度
金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。

硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力

伸长率
指金属材料受外力(拉力)作用断裂时,试样伸长的长度与原来长度的百分比。

断面收缩率
材料受拉力断裂时断面缩小,断面缩小的面积与原面积之比值

r值
塑性应变比,薄板试件拉深时宽度方向的应变与厚度方向的应变之比。其值大小反映了材料抵抗失稳变薄的能力,是评价金属薄板深冲性能的最重要参数。

n值
应变硬化指数n值。物理含义是材料均匀变形的能力,其物理意义是整个变形区域上应变分布的均匀性,一般来说高的延伸率,高的r值和高的n值有利于冲压成形。



 

 
02  
应力-应变曲线


应力

单位面积上所承受的附加内力,应力(工程应力或名义应力)σ=P/ A。 ,P为载荷;A。为试样的原始截面积


应变

材料试样在外力作用下,试样的变形量与原尺寸之比。应变(工程应变或名义应变)ε=(L-L。)/L。L。为试样的原始标距长度;L为试样变形后的长度。


真实应力

在拉伸过程中,试样的横截面积是逐渐减小的,外加载荷除以除以某一变形瞬间的截面力称为真实应力。σ t = σ e(1+ ε e ),真实应力大于工程应力。


真实应变

在拉伸过程中,试样的长度一直在变长,瞬时应变ε i = △L/L+ △L,此时的真实应变 ε t = ㏑ (1+ ε e ),真实应变小于工程应变。


有效应变

真实应变减去弹性应变




 

 
03  
车身主要金属材料

车身主要金属材料标准牌号是:


碳素钢:SPCC,SPCD,SPCE,SPCF,SPCG


低碳钢:DC01,DC03,DC04,DC05,DC06,DC07;D-Drawing,C-Cold Rolled Plate,1~7代表冲压等级,具体是DC01为一般用钢;DC03为冲压用钢;DC04深冲压用钢;DC05为特深冲压用钢;DC06为超深冲压用钢。


结构钢:B240ZK,B280VK,St37-2G,St44-3G ,St52-3G


加磷钢:HC180P,B180P2,HC220P,B220P2,HC260P,HC300P


各向同性钢:HC220I(B220IS),HC260I(B260IS)


无间隙原子高强度IF钢:HC180Y,B170P1,HC220Y,B210P1,HC260Y,B250P1。


马氏体钢:HC500/780MS,HC700/900MS,HC700/980MS,HC 860/1100MS,HC950/1180MS,HC 1030/1300MS,HC1150/1500MS,HC1200/1500MS

烘烤硬化钢—B140H1,B180H1,B180H2,HC180B,HC220B,HC260B,HC300B 。


相变诱导塑性钢:HC380/590TR,HC400/690TR,HC420/780TR ,HC450/980TR


双相钢:HC340/590DP,B340/590DP,HC550/690DP,HC420/780DP,HC500/780DP,B400/780DP,HC550/980DP,HC820/1180DP。


低合金高强钢:HC260LA,HC300LA ,HC340LA,B340LA,HC380LA,HC420LA,B410LA,HC460LA,HC500LA。



 

 
04  
材料逆向


可以对标杆车材料进行逆向,对车身金属样件,按照标准试样的要求进行线切割,提取试样。



然后对试样进行化学分析,和材料拉伸试验,最后根据这些数据来推测出金属样件的牌号,碰撞模拟分析选择使用相应该牌号的标准钢板测得的应力应变曲线,如有高速拉伸曲线优先采用高速曲线,没有高速曲线则使用相关牌号的准静态曲线,如果没有相关材料牌号则使用相近牌号替代。



05  
DYNA材料库


静态应力应变曲线添加:


动态应力应变曲线添加:



材料的应力—应变曲线通过材料拉伸机来获得。


车辆碰撞分析所涉及到的应变率范围为0.001/s~1000/s,0.001/s应变率视为准静态。

注意:应变是无量纲的,而应变率的单位为/s。


应变率推导如下:

应变ε=∆l/l0,

应变率έ=dε/dt 

έ=d∆l/(dt*l0)

v=d∆l/dt

έ=v/l0

公式中l0为原始标距,∆l为变形长度。



来源:CAEer
疲劳断裂碰撞化学材料试验
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:2023-06-28
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