欧宝体育链接:汽车设计断面与刚度到底有什么关系?看车身钣金材料和应力强度
来源:欧宝体育官网app下载 作者:欧宝体育平台总代理

  薄壁杆件的截面形状对其截面特性有很大影响,与刚度有关的截面特性是弯曲惯性矩l,扭转惯性矩k等。

  薄壁杆件的截面形状可分为闭口和开口两类,他们的截面特性有较大差别。例如,对于闭口截面,扭转惯性矩Jk=4As×Asxt/s,式中As为板料厚度中线所围成的面积、可见,中线周长s一定,材料厚度t一定,抗扭惯性k与As的平方成正比,所围面积大小则很重要。矩形截面中,正方形抗扭能力最高,当矩形两边之比h/b2式,扭转刚度明显下降。

  下表为材料面积A相等(周边的长度s和料厚t均相等)。表中分别表示对主惯性轴y的抗弯惯性矩和抗弯断面系数,Wk为抗扭断面系数。

  注:表中各截面参数的数值是归一化后的数值,即分别以三种截面的最大值为1可见,在材料面积A和壁厚t保持不变的情况下,闭口截面的抗弯性能稍次于开口截面。

  因此,从提高整个车身和构件的扭转刚度出发,宜多采用闭口截面,如结构功能、配合关系以及制造工艺等等。

  当对车身骨架初步设计方案进行有限元分析后,可根据计算得到的内力分布情况。骨架结构中的应力集中。

  当受力杆件的截面发生突变时,就会由于刚度突变引起截面变化处应力集中。在经常承受交应变应力的汽车车身上,应力集中可能诱发进展性裂缝,导致疲劳损坏,甚至断裂。这是车身结构损坏的重要原因之一。因此,在结构设计时要避免截面急剧变化,特别是要注意加强板和接头的设计。

  车身就曾出现此类问题,如图所示为车身的后底板后横梁横臂板,在应力集中区由于设计了过渡台阶面且翻边正好到台阶面处,导致此处应力集中在路试过程中疲劳损坏直致断裂,应力集中区

  因此在后来的设计更改中更成下图,在应力集中于减小太极面加长翻边距离且加宽件的截面宽度等等,避免产生应力集中使应力均匀些。

  在车身上又很多受有集中力需要使用加强板的部位,如固定车门较链的地方、悬挂操纵踏板处等。但是应合理设计加强板的大小和厚度。加强板太小,则不足以将集中载荷通过加强板分散到较大的面积上;加强板太大,则会增加质量,一般加强板的厚度比加强件的板料为厚,但厚度不宜相差悬殊,否则,不仅咱加强板边缘由于刚度突变会引起集中而出现裂纹,而且对焊接强度也是不利的。如车身安装前门较链部分外板为0.75mm安装板为0.9mm,加强板为1.5mm在设计车身时,承载杆件上需要开一些孔洞,以便安装各种导线、管路和机构等。显然,由于这些孔洞将产生应力集中,应尽可能将孔位选在应力较小的部位。此外,开一个大孔比开数个小孔应力集中更严重。

  在设计车身车身初期,犯了一个较为严重的错误,只是借鉴别的车的现有的经验,未对车身骨架设计方案进行有限元分析,所以有部分车身件在路试过程中出现问题,如左悬置支架的断力,上面所说的后底板后横梁横臂板断裂等。

  1、断面图:(可以在门、盖里说明)重要性:车身断面图是车身设计人员不可缺少的必修课,从断面图可以很清晰的反映车身各个部分的结构,件与件之间的搭接关系,怎样才能准确的画出车身断面图(仔细的观察车身结构及多练,熟能生巧),哪几部分的断面图是重要的(四门两盖压合边,四门与侧围,两盖与顶盖、侧围等等,其实车身各个部分的断面图都是很重要的),

  屈服强度小,材料易于变形,当压缩变形时,不易起皱,对弯曲变形,会弹性小,即贴模性和定型性好。

  伸长率表示板料产生均匀变形的或稳定的塑性能力,直接决定伸长类变形中的冲压成型能力。伸长率是影响翻孔或扩孔成型性能最主要的参数。

  (四)应变强化指数n n值越高,表示成型加工中高变形区强度较高,变形较易传播到领近的低变形区,从而应变分布较为均匀,减少局部变形集中的现象。n值对于拉胀成形尤为重要。

  由于冷轧钢板各方项性能不同,r值代表钢板拉伸时,宽度方向和厚度方向应变比值。r越大,表示材料越不易在厚度方向发展变形,深冲性能越好。

  除了以上几种主要的力学性能,常见的还有杯突值(IE)和烘烤硬化值(BH)。杯突值用于评价板料的拉胀形能。杯突值越大,拉胀形能越好。烘烤硬化值是指试样进行拉深后170温度下保持20分钟时屈服强度的上升量,是烘烤硬化钢的主要性能之一。

  (六)深冲钢板,又称深冲级普通强度冷轧钢,包括ST12,ST13,ST14

  ST12又称铝镇静钢,具有一定的强度和好的塑性。用于汽车水箱外壳等一般成形加工。

  ST13和ST14又称特殊镇静钢,即非时效钢。这种钢与ST12相比较,冲压成形后,零件表面不产生滑移线,即冲压件表面质量较好。Sr13常用于汽车门窗等冲压成形的加工。sT14常用于汽车油箱等深冲压成形加工,ST1405中05表示钢的表面质量较好,没有划痕等缺陷,而ST14(F/HF),F 表示复杂拉延级,HF 表示很复杂拉延级。

  (七)高强度钢板,又称深冲级含磷高强度超低碳镇静钢,包括B170P1和B210P1。

  由于该钢板中加入磷,由于磷具有很强的强化能力,约是硅的7倍,锰的10倍,所以要获得同等强度,只需加入少量的磷即可,同时还避免由于加入大量的硅与锰而带来塑性和延伸率的降低。另一方面,该钢中的碳含量很低,提高了钢的塑性和延伸率。

  (八)超深冲钢板,又称超深冲高强度超低碳IF钢,指ST16,ST1605。

  由于该钢中加入了强碳,氮化活物,固定了钢中的碳氮原子,故该钢又称无间隙原子钢。

  (九)烘烤硬化板,又称超低碳烘烤硬化钢,指B140H1,B180H1。该钢在冷轧退火时,碳氨原子以间隙固溶存在,当预变形后高温时效处理时,碳氮原子向位错处聚集钉扎,提高了材料的屈服强度。故该类钢具有良好烘烤硬化性能。钢板在冲压成形前既有较低的屈服强度,经拉深变形或冲压成形后,并进行涂漆烘烤,屈服强度得到一定的提高,即抗凹性能得到提高。

  该类钢具有生产流程短,成本低,以及较高的强度和较好的延伸率,用于制造汽车车架,车轮等零件。