焊接鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)軸向壓縮大變形力學(xué)行為研究.pdf

1、隨著汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，安全、節(jié)能、環(huán)保問題備受關(guān)注，而汽車輕量化可以減輕車身重量、降低能耗、節(jié)約能源、減少污染，無(wú)疑是解決這一難題的有效途徑。汽車輕量化必須在保證汽車結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低整車的質(zhì)量，以提高汽車的動(dòng)力性能，減少燃料的消耗，降低污染物的排放。輕量化材料的大量使用，如鋁鎂合金，以及先進(jìn)的加工成型方法都使得汽車輕量化成為近年來研究的熱點(diǎn)。由于鋁合金具有較輕的質(zhì)量、較高的比強(qiáng)度和良好的延展性，因而采用各種成

2、型工藝的鋁合金薄壁吸能構(gòu)件被大量使用在汽車結(jié)構(gòu)中，以提高車輛的耐撞性。采用關(guān)鍵試驗(yàn)與有限元相結(jié)合的方法對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)在軸向載荷下的力學(xué)行為進(jìn)行研究，相比大量試驗(yàn)不僅節(jié)約了成本，而且能獲得大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)。
　　文中對(duì)不同長(zhǎng)度的單帽結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)條件下的軸向壓縮試驗(yàn)，獲得結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性，分析載荷-位移變化曲線，發(fā)現(xiàn)該類結(jié)構(gòu)軸向壓縮時(shí)其峰值載荷與結(jié)構(gòu)的本身長(zhǎng)度無(wú)明顯相關(guān)性，而截面特性及壁厚對(duì)峰值載荷影響較大。由于焊縫力學(xué)性能的不均勻性，

3、150mm、200mm和300mm單帽結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)平均載荷分別為13.43KN、15.38KN和15.28KN，與理論平均載荷相比分別降低了31.57％、14.89%和15.64%。單帽結(jié)構(gòu)在承受軸向載荷時(shí)焊縫發(fā)生橫向折斷和縱向撕裂，其中縱向撕裂對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力影響較大。有限元分析發(fā)現(xiàn)，由于焊縫的性能導(dǎo)致模擬所預(yù)測(cè)的單帽結(jié)構(gòu)在軸向壓縮過程中能量的吸收均比試驗(yàn)所測(cè)定的較高。
　　在自行設(shè)計(jì)的落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行不同截面形狀的薄壁結(jié)構(gòu)動(dòng)

4、態(tài)沖擊試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單帽結(jié)構(gòu)和平行四邊形截面結(jié)構(gòu)的焊縫均發(fā)生縱向撕裂和橫向折斷，而雙帽結(jié)構(gòu)的焊縫只發(fā)生了橫向折斷。對(duì)比結(jié)構(gòu)的載荷變化，發(fā)現(xiàn)雙帽結(jié)構(gòu)的承載能力高于單帽結(jié)構(gòu)和平行四邊形截面結(jié)構(gòu)。有限元模擬預(yù)測(cè)雙帽結(jié)構(gòu)的平均載荷也較高于單帽結(jié)構(gòu)和平行四邊形截面結(jié)構(gòu)，而且隨著沖擊速度的變化，雙帽結(jié)構(gòu)的 CFE值均高于單帽結(jié)構(gòu)和平行四邊形截面結(jié)構(gòu)。由于單帽結(jié)構(gòu)的焊縫只分布于結(jié)構(gòu)一側(cè)，沖擊過程中單帽結(jié)構(gòu)發(fā)生了彎曲變形，而雙帽結(jié)構(gòu)由于焊縫的對(duì)稱分布，對(duì)結(jié)