摘要：基于方管理想化折叠单元模型、塑性挤压过程能量耗散分解法与棱边强化薄壁方管在轴向静态压溃作用下的能量平衡修正方程,分别导出了棱边强化薄壁方管的平均压溃力、吸能预测与棱边强化效果的理论表达式。建立了系列棱边强化薄壁方管准静态轴向压溃有限元模型,导入LS-DYNA程序进行弹塑性动力学仿真,获得了平均压溃力,分析了棱边应力强化的敏感性。将棱边强化技术应用于某车前保横梁和吸能盒相应棱边强度设计中,采用超高应力强化棱边和普通延性钢板组合去置换较高强度钢薄壁结构,在冲击试验验证过的有限元模型基础上,建立了棱边强化前保险杠子结构独立评价有限元模型,分别进行了棱边强化模型和原始模型的50km·h^-1正碰仿真试验。仿真结果表明：导出的平均压溃力公式可以预测棱边与平板屈服强度比为1~4的棱边强化薄壁方管轴向压溃力学特性,仿真结果与理论结果的最大偏差不超过5.66%;由前保险杠子结构正碰仿真结果得到了棱边强化前后近似的塑性变形模式与传力路径,能量吸收差值不超过0.3kJ。可见,选择性棱边应力强化后的普通延性钢前保险杠子结构有望实现等效置换较高强度钢前保险杠子结构。

关键词：汽车工程 薄壁结构 棱边强化 数值仿真 力学特性 

单位：同济大学汽车学院; 上海201804; 江西省科学院应用物理研究所; 江西南昌330029