一家专注流体压力成形技术
【作 者】姚芳;程林;张婷婷
【引 言】
车辆被动安全性能的一个重要方面是车身结构性能，数值仿真法和试验法是其常用的分析法。科研人员常采用“白网格”数值仿真法对车身零部件进行分析，未考虑板料冲压后力学性能的改变对车身结构性能的影响。比如，冲压部位的金属板材不同程度上都存在加工硬化现象，致使冲压部位板材的屈服应力升高。因此，局部板料厚度出现明显的不均匀现象。若未考虑这些历史成形因素，就对车身结构进行数值模拟分析，必然导致仿真结果与真实结果相差甚远[1]。国内外众多顶尖专家对此进行大量研究。Nurcheshmeh[2]指出在大部分工业钣金件成形过程中，板材表面会产生明显的压缩应力，其中厚度变化产生的应力对金属板料成形性的影响不容忽视；鲁守钊[3]指出将成形过程中板料产生的厚度变化、等效塑性应变以及残余应力等成形历史因素引入碰撞结构分析中，可提高碰撞结构仿真精度；扬州大学的程林[4]针对单个冲压成形因素对于车门结构性能的影响进行了研究，其在四种不同情况（不考虑成形因素、仅考虑厚度因素、仅考虑应力因素、仅考虑应变因素）下，对车门结构件进行了扭转强度和下沉刚度分析。结果表明，冲压成形因素对于车门结构性能分析产生了很大的影响，应力因素影响最大；范瑞麟[5]考虑了冲压成形历史对高强度钢结构性能的影响，但该文献并未明确指出所用材料模型是否适用于冲压变形和高温后的金属材料。本文对车门外板成形过程进行数值模拟分析，将外板成形后的网格数据、塑性应变、厚度和残余应力等信息，作为初始值引入后续的车门结构分析中，研究其对车门结构仿真结果的影响。
【结 论】
以 LS-DYNA 软件为求解器，对车门外板成形过程进行数值模拟分析，将外板成形后的网格数据、塑性应变、厚度和残余应力等信息，通过 LS-PREPOST 软件映射到车门外板新网格中，作为外板新网格的初始参数，引入车身刚度分析中。结果表明：考虑成形因素后，仿真分析所得的车门结构的力学性能，在扭转刚度、最大应力值和最大位移量处均存在明显差异，其中应力成形因素影响最大，最大应力值及扭转刚度分别激增186%和 17.7%，最大位移量下降 17.7%；而厚度成形因素影响最小，几乎微乎其微。
以下是正文：
