论冲压工艺对汽车覆盖件抗凹性能的影响

专业技术文章：评估冲压工艺制造的汽车覆盖件强化性能、动态特性和碰撞吸能性能的影响

概述


引言

汽车前门外板、发动机舱盖、后背门外板作为关键的覆盖件，不仅影响车辆的外观美学，还承担着重要的力学性能功能，如承载能力、刚度、动态特性和碰撞吸能性能。冲压工艺作为制造这类结构件的主要技术，因其高效的生产效率和低成本，在行业中广泛应用。然而，该工艺可能会导致材料特性变化，如易使材料产生塑性变形、加工硬化现象，对覆盖件的性能产生影响。本文旨在对冲压工艺制造的零部件进行强化性能、动态特性和碰撞吸能性能评估，以期为其设计和优化提供技术参考。




抗凹性能评价指标


抗凹刚度、抗凹稳定性和局部凹痕抗力

抗凹性能是衡量覆盖件在受到外部负载作用而不产生过量变形或变形稳定度的能力的重要指标。具体体现在：

抗凹刚度：指的是覆盖件抵抗凹陷挠曲的弹性变形能力，通常通过载荷位移曲线表示。这一性能会随着负载值的增加而发生变化。

抗凹稳定性：指的是试样在外载荷达到一定水平时，抵抗弹性变形的能力逐渐消失的现象，即负载增加导致位移突然增大，代表抵抗失稳的极限能力。

局部凹痕抗力：表现为试样在外载作用下发生凹陷，在卸载后保留局部永久性凹陷，体现覆盖件抵抗局部凹陷的塑性变形能力。这一特性反映塑性性能。

冲压工艺对材料性能的影响


材料参数变化


在冲压过程中，覆盖件材料会发生一系列物理学和力学变化，主要包括：

屈服强度的增加：具体研究发现，冲压后屈服强度通常增加一倍左右，指示材料内部结构的强化。

抗拉强度稳定性：冲压后，抗拉强度基本保持不变，说明材料的总体抗拉性能未受显著影响。

厚度变化：理论上带来的厚度变化不明显，但影响具体结构件的机械特性。


有限元模型建立与评估


模型设计与仿真

通过建立前门外板、发动机舱盖、后背门外板及其对应结构件的有限元模型（考虑壳单元）、压头模型（使用六面体网格），能够精确模拟冲压过程及其对性能的影响，包括：

1. 前门、发动机舱盖、后背门的有限元模型：根据结构特征进行网格划分，并仿真工况力学性能。

2. 压头模型：构建简化物理环境，确保与覆盖件性能评价的匹配与对接。

通过有限元分析，可以仿真多种工况下的动态响应、碰撞吸能特性，助力性能预测和优化设计。

结论


基于对冲压前后材料性能的测试与数值模拟结果的综合分析，得出以下主要结论：

1. 强化与动态性能评估：冲压工艺对覆盖件的抗凹刚度和抗凹稳定性基本没有影响，这有利于保证结构件的基本力学性能和动态响应性能。

2. 碰撞吸能性能的变化：相比于抗凹性能，冲压工艺对局部凹痕抗力影响显著，预示着碰撞时覆盖件吸能特性的变化，这对于车辆的安全性能至关重要。

3. 目标设置参考：研究结果对设置抗凹残余位移的目标值具有重要指导意义，有助于精细调整冲压工艺参数，优化覆盖件设计，以满足实际应用中的性能需求和安全标准。