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轴向梯度强度设计提高薄壁低碳钢管抗撞性研究
| 论文题名： | 轴向梯度强度设计提高薄壁低碳钢管抗撞性研究 |
| 关键词： | 汽车工业;薄壁低碳钢管;轴向梯度强度设计;抗撞性能 |
| 摘要： | 随着现代汽车工业的发展，人们日益关注和重视车辆节能和结构安全等方面的问题。在安全防护装置的设计和制造中引入薄壁结构件更易于实现产品的轻量化和柔性化，从而更好的满足吸能性方面的要求。薄壁金属管作为一种常见的薄壁结构件，在安全防护装置的研制方面得到广泛应用。目前对薄壁管吸能的研究多是集中在结构优化等方面，本文采用对Q235薄壁金属管进行局部快速加热和整体快速冷却的方法，通过对材料微观组织的控制，制备出一种沿着轴向强度梯度分布变强度薄壁管，并通过试验及数值模拟系统的研究了其准静态压缩变形行为及防撞性能。 首先利用快速感应加热以及10％NaCl溶液淬火冷却，对管材进行了变强度处理。对不同强度位置进行组织分析，并对圆管进行硬度测试，分析了硬度的分布特点，进而得到了强度分布的宽度。同时，发现保温时间（30s，60s）的增加对中间热影响区域的宽度影响不大。 本文对原始管和变强度管进行了准静态模拟和动态模拟，得到了两种管应力集中的位置和塑性变形吸收能量的差异，发现以相同动能轴向撞击管材时，变强管的压缩距离小于原始管材。通过模拟得到梯度强度变化可以在一定范围内有效提高管材吸能能力，合理的强度分布有利于管材叠缩的有序产生。 本文对长度为100mm、150mm和200mm的原始管和变强度管进行了准静态压缩实验，发现经过变强度处理后的管材吸能效果提高明显，对于100mm和150mm变强度管材在各自极限压缩距离时总吸能效果都要比原始管材提高40%以上。保温时间的延长对长度为100mm的管材吸能影响不明显，对150mm管材吸能性提高了10%以上。200mm的原始圆管和变强度的在准静态压缩下发生弯曲变形的概率较大，弯曲变形的吸能效果较差。最后对压缩过程中吸能失效问题进行了分析，并提出了相应的解决方法。 |
| 作者： | 马旭东 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 姚圣杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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