汽车铝合金前防撞横梁服役性能仿真及优化设计

以壁厚为设计变量,以碰撞安全性能优于原钢制横梁为设计约束,采用遗传算法开展了铝合金前防撞横梁设计及多目标优化。结果表明,在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下,原钢制前防撞横梁的碰撞支反力峰值、最大碰撞侵入位移和最大有效塑性应变分别为29.25和24.29 kN、36.84和39.80 mm以及0.30和0.21,存在开裂风险。总质量、最大碰撞侵入位移和碰撞支反力峰值响应对铝合金前防撞横梁后端面和前端面的壁厚变化较为敏感,而最大有效塑性应变响应则对垂向加强筋和横向加强筋的壁厚变化较为敏感。在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下,Pareto最优解的各项性能较原钢制前防撞横梁均有不同程度提升,最大碰撞侵入量分别降低了26.9%和40.7%,最大有效塑性应变分别降低了75.7%和52.4%,碰撞支反力峰值分别提升了43.6%和22.6%,实现了铝合金前防撞横梁总质量减重4.73 kg,减重54.8%。     

铝合金汽车前碰撞横梁的轻量化设计与碰撞性能分析

基于显式动力学有限元分析软件,以混合细胞自动机(HCA)作为优化计算模型,对铝合金前碰撞横梁的结构进行优化设计。针对拓扑优化结果,采用模拟退火法优化横梁壁厚尺寸,获得薄壁、中空且带有加强筋结构的铝合金前碰撞横梁设计方案。以6061铝合金前碰撞横梁替代某车型原钢质横梁,通过台车碰撞进行仿真模拟与实验验证。结果表明:铝合金前碰撞横梁比原钢质前碰撞横梁质量减轻了25%,且具有较高的抗弯曲强度,低速碰撞下,铝合金前碰撞横梁较原钢质件系统吸能提高了45.6%。     

一体化铝型材前防撞梁系统碰撞分析

为取消前防撞梁系统横梁与吸能盒之间的连接工序,对某轿车的前防撞梁系统进行了一体化结构设计,用一根型材折弯、机加成一个将横梁与吸能盒一体化的零部件。利用有限元分析软件分别对传统铝制防撞梁系统以及一体化铝型材防撞梁系统进行基于RCAR的低速碰撞仿真分析和基于C-NCAP的高速碰撞仿真分析,得到了两种结构形式的吸能特性。一体化铝型材防撞梁系统在很多方面优于传统铝制防撞梁系统。     

6XXX铝合金防撞梁总成在动静态载荷下的变形行为

针对6XXX铝合金防撞梁总成,采用准静态拉伸实验、200 s~(-1)动态拉伸实验获得材料的应力-应变曲线,通过数值模拟得到6063-T6和6082-T6合金材料的Swift-Hockett-Sherby硬化模型参数,对6XXX铝合金防撞梁总成的三点静压和13 km·h~(-1)台车碰撞进行数值模拟和实验验证。结果表明:应变速率变化范围为0. 001～200 s~(-1)时,6063-T6合金应变率敏感性不明显,6082-T6合金表现出明显的应变率敏感性;基于拉伸试验和数值模拟得到的Swift-Hockett-Sherby硬化模型参数能较精确地表征铝合金的塑性行为;三点静压的支反力-位移曲线和低速碰撞的加速度-时间曲线以及变形行为与仿真预测结果吻合度较高,该方法能够准确地预测6XXX铝合金防撞梁总成在动静态载荷下的变形行为。     

汽车铝合金车轮弯曲疲劳寿命预测与验证

运用ANSYS软件建立ZAlSi7Mg铝合金车轮有限元模型,考虑多面接触和螺栓预紧力的影响,用36个载荷步来代替动态弯矩作用下的一个循环受力过程,结合疲劳损伤理论预测ZAlSi7Mg铝合金车轮的弯曲疲劳寿命,并与实验方法得到的弯曲疲劳寿命进行对比。     

汽车铝合金车轮弯曲疲劳寿命预测与验证

运用ANSYS软件建立ZAlSi7Mg铝合金车轮有限元模型,考虑多面接触和螺栓预紧力的影响,用36个载荷步来代替动态弯矩作用下的一个循环受力过程,结合疲劳损伤理论预测ZAlSi7Mg铝合金车轮的弯曲疲劳寿命,并与实验方法得到的弯曲疲劳寿命进行对比。     

铝合金焊接性能及焊接接头性能

根据高速列车“八五”攻关项目要求，研究了铝合金材料的系列及焊接方法和工艺的选择，不同焊接材料焊接不同合金的裂纹倾向、气孔倾向，焊接接头各区性能变化，焊接接头的强韧性     

铝合金焊前激光清洗工艺研究及接头性能评估

针对铝合金焊前激光清洗,以表面氧含量为指标,研究平均功率、扫描频率对清洗效果的影响,以表面硬度、表面耐腐蚀性评价其服役性能,最终获得高质量剥离铝合金表面氧化膜的工艺窗口,确定有损/无损激光清洗边界条件,对激光清洗与人工打磨进行全方位对比,最终显示两者的作用效果差异。结果表明,在平均功率125～175 W,扫描频率100～150 Hz范围内可实现铝合金氧化膜的高质量剥离;当激光清洗功率密度为(2.24～3.14)×10⁶ W/cm²时,可实现无损激光清洗,当激光功率密度>3.14×10⁶ W/cm²时,即为有损激光清洗;焊前进行激光清洗可全面提升焊缝质量,接头强度可达281.4 MPa,可有效替代人工打磨。     

铝合金疲劳性能的研究进展

在“双碳”的时代背景下,材料的轻量化和安全性受到越来越广泛的关注。铝合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等优点,广泛应用于交通运输和航空航天等领域。结构材料的损坏形式绝大多数是疲劳损坏,占整体的70%左右,因此铝合金的疲劳性能关乎着产品使用安全性。为此,本文介绍了疲劳性能的特点及分类,综述了铝合金疲劳性能的研究现状、影响因素及近年来研究的热门领域。     

热循环作用下2A12铝合金的微观结构与性能

为了考察低地球轨道卫星运行环境下金属材料的冷热疲劳损伤机制,采用模拟实验,并利用光学显微镜、XRD、TEM及显微硬度仪分析研究热循环作用下2A12铝合金的微观结构和性能的演化行为。结果表明:在200次以内的热循环过程中,样品硬度有所降低;200~300次循环样品则出现循环硬化现象;300次循环后,样品硬度迅速下降,出现循环软化现象。微结构分析结果表明:热循环过程中,2A12铝合金的性能变化与其微观结构的演化行为关系密切,300次热循环时,样品中形成了大量尺寸细小的针状S′相(Al2CuMg);而500次循环样品中,S′相消失,代之以粗大S相(Al2CuMg)的形成。此外,500次热循环后,析出相附近区域形成大量的空穴,这些空穴容易成为冷热疲劳裂纹萌生的有利位置。     

铝合金疲劳性能的研究进展

本文对铝合金疲劳性能的研究进展进行了全面综述,介绍了疲劳裂纹萌生、扩展与失稳阶段各自的机理及对铝合金构件的影响,以及对疲劳裂纹的影响因素和疲劳寿命的估算方法,最后指出今后铝合金疲劳行为的微观机制、提升疲劳性能的方法及疲劳寿命的准确预测等研究方向。     

基于计算机辅助分析的铝合金服役过程中开裂预测

基于数学分析及计算辅助方法对服役过程中6061-T6铝合金的开裂进行了预测。结果表明,有限元模拟的试样开裂位置与实验测量结果非常接近。因此,在服役过程中利用6061-T6铝合金滚压包边的弯曲成形极限图,可以有效地预测材料的开裂过程。     

环境对LY12CZ铝合金典型螺接件疲劳性能的影响

采用加速腐蚀试验方法，研究了环境腐蚀和盐雾对LY12CZ铝合金板材的3种螺接型式、12种防护处理的典型螺接搭接件疲劳性能的影响，提出了几种较适用的螺接结构细节防护方法．结果表明，环境严重降低螺接件的疲劳性能．采用适当的细节防护措施，可提高结构的抗环境损伤性能，疲劳性能一般有不同程度提高．其中，采用3号船用润滑脂安装和底漆湿装配是比较有效的方法，与未经防护处理的试验件相比，其在试验环境中的疲劳寿命分别提高78．36％和83．45％，DFR值分别提高15．09％和15．88％．     

新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金疲劳性能及损伤断裂行为研究

采用旋转弯曲和轴向加载疲劳试验方法,研究了7A12铝合金的疲劳性能,并通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了该合金的显微组织结构和疲劳断口特征。结果表明,7A12铝合金具有较好的疲劳性能,合金的疲劳极限随应力比的增加而增大,随应力集中系数的增加而显著降低;断口形貌具有典型的疲劳断口特征,由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速断裂区三部分组成,裂纹萌生一般位于表面夹杂或缺口等缺陷引起的应力集中处。     

A7N01铝合金焊接接头的补焊性能分析

以高速列车用A7N01铝合金原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过残余应力测试、拉伸试验、硬度试验、金相分析以及断裂韧度测试等手段对补焊前后焊接接头力学性能进行了研究,基于断裂力学理论对补焊前后焊接接头进行了力学性能测试和显微组织分析,依据试验结果对补焊前后构件临界失稳断裂长度进行计算,由金相分析结果假定补焊前后初始裂纹长度,利用Paris公式对含有初始缺陷的补焊前后焊接接头进行疲劳剩余寿命计算,计算结果说明尽管补焊工艺一定程度造成了材料性能损失,在存在裂纹的情况下依然是一种有效的提高构件承载能力的方法.     

前围内板横梁的工艺分析及模具设计

对前围内板横梁的冲压工艺性进行了分析,详细介绍了前围内板横梁修边冲孔模的结构.通过对模具设计过程的介绍,阐述了汽车覆盖件模具的设计要点.该模具虽然结构复杂,但设计合理,在生产中使用效果良好,满足了产品设计要求,提高了生产效率.     

激光冲击处理对2024铝合金疲劳性能的影响

研究了激光冲击处理对２０２４Ｔ６２铝合金疲劳性能的影响。结果表明：激光冲击处理后,铝合金疲劳寿命显著提高、疲劳裂纹扩展速率大大降低。表面粗糙度降低、位错密度增加、表面出现残余压应力和表面硬度提高是激光冲击处理改善铝合金疲劳性能的主要机制     

潮湿环境下T3铝合金的疲劳性能分析

采用升降法和疲劳试验法研究了体育器材用T3铝合金在潮湿环境下的疲劳性能。结果表明,潮湿环境降低了T3铝合金的疲劳寿命和疲劳强度。疲劳试验法和升降法得到的潮湿环境下腐蚀对T3铝合金疲劳强度影响系数非常接近,标准S-N曲线中材料参数S在潮湿环境下保持不变。     

5A06铝合金焊接接头的疲劳性能

本文在室温大气环境下,对5A06铝合金焊接接头进行了对称载荷疲劳试验,并采用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察与分析,研究了5A06铝合金焊接接头疲劳性能.试验结果表明其疲劳条带为延性疲劳条带;断口微观形貌均呈韧性穿晶型断口特征.5A06铝合金焊接接头具有较好的塑性,但是接头内部的夹杂相受低温的影响而脆性增大.     

2D12-T4铝合金微弧氧化膜的性能研究

对2D12-T4热处理状态铝合金微弧氧化防护膜层的拉伸强度和疲劳性能进行了研究.结果表明,随着氧化时间的增加,膜层厚度正比增加,膜层主要由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃及大量的非晶相构成;微弧氧化对基体的拉伸强度等力学性能影响较小,但会显著降低材料的疲劳性能,降低超过基体的100倍.