[发明专利]一种汽车铝合金型材零部件的碰撞仿真模拟方法

说明书

本发明公开了一种汽车铝合金型材零部件的碰撞仿真模拟方法，包括：进行铝合金型材样片级材料试验，以获得包括不同试验力状态下的试验力‑位移曲线及不同应力状态下材料的失效应变在内的材料数据；结合试验获得的材料数据，应用LS‑DYNA有限元分析软件，建立铝合金型材的MAT*_36号材料卡和MAT*_ADD_EROSION材料卡，并确定材料卡需要标定的参数；建立材料试验仿真模型，开展包括非失效部分和失效部分在内的材料试验标定；开展铝合金型材零部件落锤冲击试验，将标定后的材料卡带入铝合金型材零部件落锤冲击仿真模型中，通过零部件试验标定，确认最终铝合金型材零部件碰撞仿真模型。本发明所述方法能够实现对汽车碰撞工况的铝合金型材零部件变形及失效的准确仿真模拟。

技术领域

本发明属于汽车零部件碰撞仿真模拟技术领域，具体涉及一种汽车铝合金型材零部件的碰撞仿真模拟方法。

背景技术

近年来，随着汽车保有量的不断上升，交通事故数量不断增加，政府和消费者对于汽车安全的重视程度逐年提升。伴随着汽车排放和能耗方面相关法规日趋严格，汽车轻量化越来越受到行业重视，铝合金型材具有的高强度、低密度，成型工艺简单的特点使其在汽车车身上的应用越来越普遍。铝合金型材在汽车防撞横梁，吸能盒，电池框架等关键安全结构件上的应用，对于汽车安全仿真带来了新的问题：一方面与传统的钢制件不同，铝合金型材具有明显的各向异性；另一方面铝合金塑性比钢材差，在碰撞过程中更容易失效断裂，因此准确模拟汽车碰撞过程中的铝合金型材损伤失效变得尤为重要。

基于铝合金型材挤压成型的工艺特点，使得成型后的铝合金零件材料组织具有明显的方向性，在宏观层面表现为力学性能的各向异性。

现有的铝合金型材在汽车碰撞领域大多通过CAE计算机辅助工程进行模拟仿真，该方法在铝合金型材零件仿真过程中存在以下两大缺陷:

1、在该方法中，铝合金型材一般均采用各向同性的材料本构，很难准确模拟型材在碰撞过程中的变形；

2、在铝合金型材的失效仿真方面，该方法均采用单一理论失效模型处理问题，而铝合金型材零件在碰撞过程中的受力状态较为复杂，现有的CAE计算机辅助工程进行模拟仿真无法满足复杂应力状态铝合金型材的损伤失效仿真需求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种汽车铝合金型材零部件的碰撞仿真模拟方法，所述方法基于LS-DYNA有限元分析软件的MAT*_36(即*MAT_3-PARAMETER_BARLAT)号材料卡和MAT*_ADD_EROSION材料卡，通过设置铝合金型材在挤压方向、垂直挤压方向以及45°方向上的相关材料力学特性参数、损伤及失效参数和单元节点，最终实现对汽车碰撞工况的铝合金型材零部件变形及失效的准确仿真模拟。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种汽车铝合金型材零部件的碰撞仿真模拟方法，所述碰撞仿真模拟方法具体步骤如下：

S1：进行铝合金型材样片级材料试验，以获得包括不同试验力状态下的试验力-位移曲线及不同应力状态下材料的失效应变在内的材料数据；

S2：结合步骤S1试验获得的材料数据，应用LS-DYNA有限元分析软件，建立铝合金型材的MAT*_36号材料卡和MAT*_ADD_EROSION材料卡，并确定材料卡需要标定的参数；

S3：建立材料试验仿真模型，开展包括非失效部分和失效部分在内的材料试验标定；

S4：开展铝合金型材零部件落锤冲击试验，将步骤S3中获得的标定后的材料卡带入铝合金型材零部件落锤冲击仿真模型中，通过零部件试验标定，确认最终铝合金型材零部件碰撞仿真模型。

步骤S1中，所述试验包括：静态0°拉伸、动态0°拉伸、静态45°拉伸、静态90°拉伸、圆孔拉伸、缺口拉伸、剪切试验、穿孔试验以及成型极限试验；

通过所述试验获得的试验力-位移曲线包含以下部分：