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原文传递车身焊点材料动态本构研究

论文题名：	车身焊点材料动态本构研究
关键词：	汽车车身;焊点材料;动态本构;力学特性
摘要：	汽车在发生碰撞时，受到动态载荷作用，车身及各连接部件变形失效将吸收部分能量能，这减少了传递给车内乘员的碰撞能量。通过实验及仿真模拟这一碰撞过程，这是新车开发中，被动安全设计的重要环节。其中通过实验模拟碰撞的过程是新车开发流程中必须进行的；而CAE数值仿真模拟分析具有缩短新车开发周期，减少成本，设计调整方便等优点，目前也被广泛的运用在汽车新车开发中。为了能使数值仿真更加精确，必须需保证对汽车建模时，车身模型各部件以及工况能准确的表达实际情况。电阻点焊是车身中最重要且最多的一种连接方式，在受动态载荷时，模拟出焊点的真实力学特性对车身整个建模的精确度至关重要。　　目前车身建模时采用简单单元对焊点进行模拟，通过定义其接触和失效准则来表达焊点在车身中的作用。为了能更准确的模拟出焊点的力学特性，本文将焊点作为一种单一材料进行本构研究分析。首先，精心设计了以DC53DZ为母材的焊点本构研究试件，通过准静态拉伸试验以及霍普金森拉杆进行的不同应变率下的动态拉伸试验得到焊点材料的动静态拉伸力学特性。焊点材料为金属材料，其力学性能与焊点母材具有类似特性，本文利用车身钢板常用的材料模型Comper-Symonds确立焊点材料的本构模型。随后对焊点试件的动态拉伸试验进行有限元仿真，结果表明试件有效试验段在试验中能达到应力应变均匀状态，从而满足了霍普金森拉杆试验的假定，验证了试件设计的合理性；同时，采用所得的本构关系进行的试验仿真结果很好的再现了实际试验，验证了该焊点本构关系的可靠性。　　本文还进行了焊点搭接试件的动静态拉伸试验，结果表明：焊点受载荷状态不同时，其强度也是不同的。动态拉伸载荷下，焊点搭接试件抗剪强度高于静态拉伸；而在进行的4组不同应变率下的动态拉伸试验中，焊点的抗剪强度非常接近。通过对焊点搭接试件的动态拉伸试验进行了数值仿真，将得到的焊点本构关系代入焊点模型中，结果表明采用此焊点模型能很好的描述焊点在搭接试件中的受力情况以及连接作用。与采用几种简单单元对焊点进行仿真的结果相比，本文所提出的焊点本构实体单元在表达焊点受力及连接作用时更为精确。　　本论文的研究表明：由试验确定的焊点本构C-S关系可准确表达焊点的动态力学特性。在进行焊点拉伸剪切时，静态抗剪强度与动态载荷下的抗剪强度明显不同。而在本文进行的4组不同应变率下动态加载试验中，焊点抗剪强度接近。本文也对比了具有本材料参数的实体焊点单元与几种模拟焊点的简单单元，具有本构特性的实体单元模拟焊点与实际更能吻合。
作者：	吴鑫
专业：	工程力学
导师：	宋力;杨黎明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文