基于侧面碰撞性能的AA7075车身结构件研究

【摘要】随着当前社会对汽车安全性能和节能环保性能越来越多地重视，高强铝合金以其强度高、密度小、回收率高等各种优势逐渐进入汽车制造商们的视野。而7系铝合金作为铝合金系列中强度硬度最高的铝合金，受到越来越多地关注。以7075铝合金为例，7075铝合金是7系铝合金的典型代表，属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝，除具有高硬度、高强度的特点外，还具有良好的耐磨性、耐腐蚀性以及良好的热成形性等优点。基于对整车侧面碰撞安全性的重视，国内外均对汽车侧面碰撞安全性做了详尽的规定。我国发布的最新法规《汽车侧面碰撞的乘员保护》，将整车侧面碰撞安全性纳入整车制造的强制性执行标准。B柱是侧面结构重要防撞件，对于抵挡侧面冲击力并将这些力均匀有效地传递到其他侧围结构件进而保障乘员安全空间、减少乘员伤害等方面起着非常重要的作用。本文主要将AA7075材料应用到车身主要侧面防撞件上，使其在满足侧面碰撞性能的前提下获得良好的轻量化效果。第一章主要介绍了本文的研究背景，对汽车侧面碰撞、汽车轻量化等方面的研究方法和研究现状进行了分析，并介绍了我国侧面碰撞法规和本文的技术路线和可行性分析等；第二章主要对高强铝合金7075的力学特性进行分析，分别通过静态拉伸试验和动态拉伸试验获得铝合金材料的静态力学拉伸数据和动态力学拉伸数据，并选择Johnson-Cook材料本构模型对铝合金7075的力学性能进行准确的表述，确定本构模型的参数；第三章主要针对某一特定车型进行整车模型侧碰仿真分析，验证整车模型的准确性，并在整车分析的基础上为提高计算效率选择主要变形区域获得仅保存碰撞侧侧围的简化侧碰模型，对简化模型和整车模型仿真分析的一致性进行对比验证；第四章主要结合7075铝合金材料，将该材料应用到简化侧面碰撞仿真分析模型侧围主要防撞件B柱内板和加强板上，并替换材料后碰撞模型的安全性与原模型进行对比对比分析，并在保简化模型侧面碰撞安全性的前提下，通过进一步的厚度和结构优化达到最终的结构件轻量化效果；第五章主要考虑到铝合金自身独特的物理化学性能，在铝合金连接方面选用无铆钉铆接的连接方式，对高强铝合金7075进行铆接成形分析及成形接头的力学性能进行分析，获得应有到碰撞仿真中的无铆钉铆接连接CAE模型，并对该连接方式下的B柱进行结构改进，实现在满足安全性要求下部件的轻量化效果。
【作者】梁莉莉；
【导师】庄蔚敏；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】高强铝合金；侧面碰撞；铝合金连接；轻量化；

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