[發明專利]汽車車身用金屬板材的碰撞性能評價試驗方法和設備

在審

• 申請號: 201980083344.4
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN113196034A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 佐藤健太郎;二塚貴之;堺谷智宏;小峰慎介;川崎由康
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 韓鋒

一種對汽車車身用金屬板材的耐碰撞性能進行評價的試驗方法，旨在通過考慮了沖壓成形和碰撞雙方的變形過程的簡單的方法來再現實際發生的復雜的現象，從而能夠進行結果的偏差小、高精度的碰撞性能評價試驗，其特征在于，首先通過沖壓加工裝置，將由試驗對象的金屬板材形成的平坦的試驗片一次彎曲成形為V形，接著通過彎曲試驗裝置，使該一次彎曲成形的試驗片向相對于該一次彎曲成形方向交叉的方向二次彎曲變形，記錄并評價該二次彎曲變形中的試驗片的彎曲載荷和彎曲行程。

技術領域

本發明涉及進行汽車車身用金屬板材的碰撞性能的評價試驗的方法和設備。

背景技術

作為汽車車身必要的性能之一，碰撞性能要求碰撞時使車身的損傷減輕并保護乘車人員。由于近些年車身輕量化的需求，逐漸開始應用對碰撞特性和輕量化有利的高強度鋼板等高強度金屬板材，然而伴隨著材料的高強度化，材料的延展性降低，因而碰撞時發生斷裂或裂紋擴展的危險性變高。

特別是在車身的前后部配置的前縱梁和后縱梁要求具有材料在車身發生碰撞時通過塑性變形來吸收碰撞能量從而降低對乘車人員的沖擊力的功能。在碰撞能量的吸收中，部件的變形為折皺狀的軸向壓縮變形在能量吸收效率中最有效，然而在軸向壓縮變形中，由于在局部產生變形，因而材料發生的塑性應變量變得非常高，因而經常存在超出材料的延展性極限而斷裂的情況。特別是，存在強度超過980MPa的高強度鋼板中產生破壞性斷裂而不能吸收碰撞能量的情況，上述情況是將高強度鋼板應用于車身的一個較大的技術問題。

一般的金屬板材的延展性根據拉伸試驗所得到的均勻伸長率或局部伸長率等指標評價。但是，經常出現即使這些指標很高但碰撞時也會產生斷裂的情況，為了開發和選擇更可靠的材料，提出了一種能夠判斷碰撞時有無斷裂發生的各種材料試驗方法。

例如，在德國汽車工業聯合會標準(Verband der Automobilindustreie：VDA)中規定的VDA238－100彎曲試驗方法中，提出了一種在并列設置的兩個支點滾筒上架設板材，從上部用銳利的沖頭加壓使該板材彎曲成形而評價板材的極限彎曲半徑的方法，通過該方法得到的極限彎曲半徑被報告為與碰撞時的局部變形對應。

并且，在專利文獻1中，對上述VDA標準彎曲試驗方法進行改良，提出了一種根據實驗所得到的載荷行程曲線來評價極限彎曲半徑之后的裂紋產生狀況，從而預測部件碰撞時的抗裂性的方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開2016－080464號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，對于材料試驗方法來說，要求能夠用簡單的方法再現實際發生的復雜的現象、結果的偏差小、高精度的方法，雖然嘗試了與以往的方法相比更簡單的試驗方法，然而存在不能充分再現實際的現象的問題。

為了解決這些技術問題，本發明的發明人對部件的軸向壓潰時發生的變形狀態和斷裂發生狀況詳細地進行了實驗、解析。即本發明的發明人如后述所述，對由高強度鋼板形成的帶背板的帽形部件的進行了軸向壓潰試驗，對實際發生斷裂的部位進行分類。其結果是，發現斷裂的大部分發生在局部彎曲變形部的概率高。

接下來，通過數值模擬技術，構筑能夠再現該實驗中的變形的數值模型，并對斷裂部的變形狀態詳細地進行解析。具體地說，首先如圖7所示，解析帽形部件的沖壓加工所產生的應變，接下來如圖8所示，進行對帶背板的帽形部件的軸向壓潰行為進行解析的高度計算。需要說明的是，附圖標記S表示應變部位，CS表示應變集中部位。