精密铸造铝合金车身部件开发设计及应用
发布时间：2021-10-05 13:20
随着汽车数量的不断增加,因汽车尾气排放造成的环境污染和能源短缺等问题成为了汽车行业面临的一个共同挑战,而汽车轻量化是解决上述问题的一个有效方式。传统汽车行业的轻量化方式是对部件进行材料和结构的优化,效果不是很明显,鉴于此,本文提出了结合熔模铸造工艺的结构与材料一体化设计方法,一体化铸造成型取消了部件连接单元,在结构和材料的基础上达到了进一步的轻量化效果,据此给出一条新的汽车轻量化的基础路径。针对某款乘用车的保险杠、副车架和仪表板骨架进行了“材料-结构-工艺”的一体化轻量化设计。首先通过查阅文献和调研相关项目,选取了适合精密铸造的铝合金材料,利用此材料制备试验样件,通过动静态拉伸试验确保了选用材料在熔模铸造工艺下得到的产品性能满足车身部件设计要求。其次,结合铸件设计准则以原车身结构为参考建立了初步铸件模型。通过对原车部件进行仿真和试验得到车身部件需要满足的某些性能要求,在Opti Struct软件中赋予材料属性以原车部件相关性能条件为约束,得到了优化后车身部件模型。然后,对车身部件进行浇注系统设计,用Pro CAST软件对铸件进行铸造仿真,通过分析充型、冷凝、温度场变化以及缩松缩孔等,验...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZL114A铸铝板
第二章铸造铝合金材料选择及性能验证15图2.4拉伸样件水刀切割图Fig2.4Waterjetcuttingdrawingofstretchsample1.样件准静态拉伸试验静态应变率考察0.00033/s、0.0033/s以及0.033/s三个应变率，试验设备为GRM6300电子万能试验机。为提高试验精度，减少误差造成的影响，对每种应变率进行三次试验，并对结果取平均得到最终数据。ZL114A铝合金材料试验样件根据GB/T228.1-2010拉伸试验样件标准进行设计。样件尺寸如图2.5所示。拉伸样件总长为200mm，宽度为15mm，标距为60mm。图2.5ZL114A铝合金材料试验样件尺寸示意图Fig2.5ZL114Aaluminumalloymaterialtestsamplesizediagram（1）应变率0.00033/s静态拉伸试验0.00033/s静态拉伸试验加载速度为1.188mm/min，图2.6为0.00033s-1应变率准静态拉伸试验前中后的样件照片，图2.7为试验DIC(DigitalImageCorrelation)测量应变云图，图2.8为工程应力-应变试验曲线，表2.4为铸铝材料静态拉伸样件尺寸以及力学性能统计表，屈服强度为146.64MPa，抗拉强度为288.32MPa。
第二章铸造铝合金材料选择及性能验证15图2.4拉伸样件水刀切割图Fig2.4Waterjetcuttingdrawingofstretchsample1.样件准静态拉伸试验静态应变率考察0.00033/s、0.0033/s以及0.033/s三个应变率，试验设备为GRM6300电子万能试验机。为提高试验精度，减少误差造成的影响，对每种应变率进行三次试验，并对结果取平均得到最终数据。ZL114A铝合金材料试验样件根据GB/T228.1-2010拉伸试验样件标准进行设计。样件尺寸如图2.5所示。拉伸样件总长为200mm，宽度为15mm，标距为60mm。图2.5ZL114A铝合金材料试验样件尺寸示意图Fig2.5ZL114Aaluminumalloymaterialtestsamplesizediagram（1）应变率0.00033/s静态拉伸试验0.00033/s静态拉伸试验加载速度为1.188mm/min，图2.6为0.00033s-1应变率准静态拉伸试验前中后的样件照片，图2.7为试验DIC(DigitalImageCorrelation)测量应变云图，图2.8为工程应力-应变试验曲线，表2.4为铸铝材料静态拉伸样件尺寸以及力学性能统计表，屈服强度为146.64MPa，抗拉强度为288.32MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壁汽车零部件精铸工艺设计[J]. 徐贵强,郑蕊,包学春,胡杰,高思宝,王立新,王胜良. 特种铸造及有色合金. 2019(11)
[2]简析汽车轻量化材料及制造工艺[J]. 周轶新,曹建林. 南方农机. 2019(19)
[3]汽车轻量化研究[J]. 周伟,苏世荣,储胜林,梁媛媛,王浩. 汽车工程师. 2019(01)
[4]考虑可靠性的某型汽车前碰结构轻量化研究[J]. 姜平,李晓勇,谷先广. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(11)
[5]铝合金复杂薄壁件铸造工艺研究[J]. 董方涛,王宏伟,王中华,王鹏,校武武,杨康. 航天制造技术. 2018(04)
[6]车辆碰撞过程中金属材料应变率范围分析[J]. 闫海涛,张文超,张桂贤. 汽车工程师. 2018(08)
[7]机械振动对消失模-熔模铸造铝合金组织和力学性能的影响[J]. 石凤武,刘传军. 热加工工艺. 2018(13)
[8]再生铝制备汽车零部件技术的应用与发展[J]. 孙德勤,江宽,崔凯,周自强. 铸造技术. 2018(06)
[9]ZL114A合金热变形本构方程[J]. 康福伟,张继敏,樊德智,王珊珊. 哈尔滨理工大学学报. 2018(02)
[10]废铝再生与汽车轻量化进展[J]. 孙德勤,费有静. 新材料产业. 2016(06)
博士论文
[1]混合材料白车身轻量化多目标协同优化设计[D]. 蔡珂芳.吉林大学 2018
[2]面向汽车轻量化设计的关键技术研究[D]. 胡朝辉.湖南大学 2010
硕士论文
[1]重型商用汽车轻量化研究[D]. 王超.长安大学 2019
[2]基于精密铸造技术的电动汽车电池包结构轻量化研究[D]. 程文文.合肥工业大学 2019
[3]新能源汽车用6061铝合金挤压型材的疲劳和耐腐蚀性能研究[D]. 张颖.华南理工大学 2019
[4]汽车用铝合金板材变形机理与冲压成形条件及裂纹扩展研究[D]. 梁宾.重庆大学 2017
[5]轨道车辆货车车体振动疲劳的数值分析与试验研究[D]. 刘刚.大连交通大学 2017
[6]汽车铝合金后背门外板成形工艺优化及回弹控制[D]. 黄忠辉.江苏大学 2017
[7]汽车铝合金覆盖件冲压成型工艺设计[D]. 彭志明.湖南大学 2016
[8]基于PSI方法的多材料车身选材研究[D]. 张士展.吉林大学 2016
[9]某铝合金汽车副车架的研发[D]. 张晓冉.山东大学 2016
[10]考虑铸造残余应力的柴油机气缸盖有限元分析[D]. 孟令春.北京理工大学 2016
本文编号：3419822
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZL114A铸铝板
第二章铸造铝合金材料选择及性能验证15图2.4拉伸样件水刀切割图Fig2.4Waterjetcuttingdrawingofstretchsample1.样件准静态拉伸试验静态应变率考察0.00033/s、0.0033/s以及0.033/s三个应变率，试验设备为GRM6300电子万能试验机。为提高试验精度，减少误差造成的影响，对每种应变率进行三次试验，并对结果取平均得到最终数据。ZL114A铝合金材料试验样件根据GB/T228.1-2010拉伸试验样件标准进行设计。样件尺寸如图2.5所示。拉伸样件总长为200mm，宽度为15mm，标距为60mm。图2.5ZL114A铝合金材料试验样件尺寸示意图Fig2.5ZL114Aaluminumalloymaterialtestsamplesizediagram（1）应变率0.00033/s静态拉伸试验0.00033/s静态拉伸试验加载速度为1.188mm/min，图2.6为0.00033s-1应变率准静态拉伸试验前中后的样件照片，图2.7为试验DIC(DigitalImageCorrelation)测量应变云图，图2.8为工程应力-应变试验曲线，表2.4为铸铝材料静态拉伸样件尺寸以及力学性能统计表，屈服强度为146.64MPa，抗拉强度为288.32MPa。
第二章铸造铝合金材料选择及性能验证15图2.4拉伸样件水刀切割图Fig2.4Waterjetcuttingdrawingofstretchsample1.样件准静态拉伸试验静态应变率考察0.00033/s、0.0033/s以及0.033/s三个应变率，试验设备为GRM6300电子万能试验机。为提高试验精度，减少误差造成的影响，对每种应变率进行三次试验，并对结果取平均得到最终数据。ZL114A铝合金材料试验样件根据GB/T228.1-2010拉伸试验样件标准进行设计。样件尺寸如图2.5所示。拉伸样件总长为200mm，宽度为15mm，标距为60mm。图2.5ZL114A铝合金材料试验样件尺寸示意图Fig2.5ZL114Aaluminumalloymaterialtestsamplesizediagram（1）应变率0.00033/s静态拉伸试验0.00033/s静态拉伸试验加载速度为1.188mm/min，图2.6为0.00033s-1应变率准静态拉伸试验前中后的样件照片，图2.7为试验DIC(DigitalImageCorrelation)测量应变云图，图2.8为工程应力-应变试验曲线，表2.4为铸铝材料静态拉伸样件尺寸以及力学性能统计表，屈服强度为146.64MPa，抗拉强度为288.32MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壁汽车零部件精铸工艺设计[J]. 徐贵强,郑蕊,包学春,胡杰,高思宝,王立新,王胜良. 特种铸造及有色合金. 2019(11)
[2]简析汽车轻量化材料及制造工艺[J]. 周轶新,曹建林. 南方农机. 2019(19)
[3]汽车轻量化研究[J]. 周伟,苏世荣,储胜林,梁媛媛,王浩. 汽车工程师. 2019(01)
[4]考虑可靠性的某型汽车前碰结构轻量化研究[J]. 姜平,李晓勇,谷先广. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(11)
[5]铝合金复杂薄壁件铸造工艺研究[J]. 董方涛,王宏伟,王中华,王鹏,校武武,杨康. 航天制造技术. 2018(04)
[6]车辆碰撞过程中金属材料应变率范围分析[J]. 闫海涛,张文超,张桂贤. 汽车工程师. 2018(08)
[7]机械振动对消失模-熔模铸造铝合金组织和力学性能的影响[J]. 石凤武,刘传军. 热加工工艺. 2018(13)
[8]再生铝制备汽车零部件技术的应用与发展[J]. 孙德勤,江宽,崔凯,周自强. 铸造技术. 2018(06)
[9]ZL114A合金热变形本构方程[J]. 康福伟,张继敏,樊德智,王珊珊. 哈尔滨理工大学学报. 2018(02)
[10]废铝再生与汽车轻量化进展[J]. 孙德勤,费有静. 新材料产业. 2016(06)
博士论文
[1]混合材料白车身轻量化多目标协同优化设计[D]. 蔡珂芳.吉林大学 2018
[2]面向汽车轻量化设计的关键技术研究[D]. 胡朝辉.湖南大学 2010
硕士论文
[1]重型商用汽车轻量化研究[D]. 王超.长安大学 2019
[2]基于精密铸造技术的电动汽车电池包结构轻量化研究[D]. 程文文.合肥工业大学 2019
[3]新能源汽车用6061铝合金挤压型材的疲劳和耐腐蚀性能研究[D]. 张颖.华南理工大学 2019
[4]汽车用铝合金板材变形机理与冲压成形条件及裂纹扩展研究[D]. 梁宾.重庆大学 2017
[5]轨道车辆货车车体振动疲劳的数值分析与试验研究[D]. 刘刚.大连交通大学 2017
[6]汽车铝合金后背门外板成形工艺优化及回弹控制[D]. 黄忠辉.江苏大学 2017
[7]汽车铝合金覆盖件冲压成型工艺设计[D]. 彭志明.湖南大学 2016
[8]基于PSI方法的多材料车身选材研究[D]. 张士展.吉林大学 2016
[9]某铝合金汽车副车架的研发[D]. 张晓冉.山东大学 2016
[10]考虑铸造残余应力的柴油机气缸盖有限元分析[D]. 孟令春.北京理工大学 2016
本文编号：3419822
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