焊接鋁合金薄壁結構軸向壓縮大變形力學行為研究.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構的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低整車的質量，以提高汽車的動力性能，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。由于鋁合金具有較輕的質量、較高的比強度和良好的延展性，因而采用各種成

2、型工藝的鋁合金薄壁吸能構件被大量使用在汽車結構中，以提高車輛的耐撞性。采用關鍵試驗與有限元相結合的方法對薄壁結構在軸向載荷下的力學行為進行研究，相比大量試驗不僅節(jié)約了成本，而且能獲得大量有價值的數(shù)據(jù)。
　　文中對不同長度的單帽結構進行靜態(tài)條件下的軸向壓縮試驗，獲得結構動力學響應特性，分析載荷-位移變化曲線，發(fā)現(xiàn)該類結構軸向壓縮時其峰值載荷與結構的本身長度無明顯相關性，而截面特性及壁厚對峰值載荷影響較大。由于焊縫力學性能的不均勻性，

3、150mm、200mm和300mm單帽結構的試驗平均載荷分別為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%。單帽結構在承受軸向載荷時焊縫發(fā)生橫向折斷和縱向撕裂，其中縱向撕裂對結構的承載能力影響較大。有限元分析發(fā)現(xiàn)，由于焊縫的性能導致模擬所預測的單帽結構在軸向壓縮過程中能量的吸收均比試驗所測定的較高。
　　在自行設計的落錘沖擊試驗機上進行不同截面形狀的薄壁結構動

4、態(tài)沖擊試驗，發(fā)現(xiàn)單帽結構和平行四邊形截面結構的焊縫均發(fā)生縱向撕裂和橫向折斷，而雙帽結構的焊縫只發(fā)生了橫向折斷。對比結構的載荷變化，發(fā)現(xiàn)雙帽結構的承載能力高于單帽結構和平行四邊形截面結構。有限元模擬預測雙帽結構的平均載荷也較高于單帽結構和平行四邊形截面結構，而且隨著沖擊速度的變化，雙帽結構的 CFE值均高于單帽結構和平行四邊形截面結構。由于單帽結構的焊縫只分布于結構一側，沖擊過程中單帽結構發(fā)生了彎曲變形，而雙帽結構由于焊縫的對稱分布，對結