基于热成形技术和耐撞性汽车B柱轻量化设计

摘要

B柱是汽车侧面碰撞重要的承载结构件,热成形技术作为先进的集工艺和材料于一体的技术,在汽车B柱上的应用越来越多。针对B柱进行热成形钢轻量化设计;根据高强钢减薄强度等效经典公式,从能量角度推导出新的强度等效公式,并根据工程应用对公式进行合理修正;基于修正后的强度等效公式,对汽车B柱原材料进行热成形钢替换设计,对零件的成形性和吸能特性进行对比分析,根据分析结果采用整车侧碰试验对轻量化效果进行验证,以验证方案的可行性。结果可知:根据强度等效原则,并补充了安全系数因子,考虑替换前后钢材料在材料参数因素、残余应力、尺寸偏差和屈强比因素的影响,修正了车身零件的材料强度等效减薄公式;对1500HS材料进行厚度设计,实现零件的材料-工艺-性能的最佳匹配,保证成形性和安全性的前提下,实现材料厚度由2.2mm降低到1.6mm,重量由原来的4.5kg降至3.2kg,轻量化减重达27.3%;基于C-NACP侧面碰撞分析工况,进行仿真和试验测试,结果表明优化前后均可以满足五星标准限值要求;同时试验与仿真误差4%以内,表明分析结果的可靠性。