汽车用钢碰撞性能的重要性

国内汽车行业正在应对前所未有的环境和资源压力，节能减排已经刻不容缓，轻量化是重要手段之一。而汽车轻量化决不能以牺牲安全为代价，相反，关于汽车各种安全法规日益严格。汽车的安全性直接体现在车身在撞击过程中吸收撞击能量的能力以及对乘员的保护程度，而撞击过程中车身承受高速的负荷，车身材料的变形是一个高应变速率的动态响应，与低应变速率（静态拉伸）时的性能以及失效方式是完全不同的，研究和模拟汽车用钢在应变速率范围的动态力学行为，对汽车轻量化发展进程中优化结构设计、合理选择材料和提高车身安全性具有重要的指导作用 。

高应变速率拉伸试验测试方法

高应变速率拉伸试验测试基于碰撞仿真分析试验设计，试验前首先要了解汽车用钢的服役部位、载荷工况、响应特性和力学性能参数需求等。高应变速率材料性能测试可参照标准ISO/DIS 26203-2 《金属材料 高应变速率拉伸试验》第2部分：液压伺服或其他测试系统以及GB/T 30069.2—2016 《金属材料高应变速率拉伸试验》第2部分：液压伺服型与其他类型试验系统。

应变的测量方式有多种，比较通用的是应变片测量，通过超高速动态应变仪将应变的动态过程记录下来，可以有效排除高速变形时试验机载荷传感器数据波动问题，此方式简便且费用较低。随着高速摄像技术的发展，动态光学应变测量也越来越多地应用于高应变速率材料性能测试中。该系统可以测量和计算在负载和温度变化条件下刚性零件的位移，物体的变形、轨迹和零件的动态特性，以及高细节的原型扫描，能够测得试样表面三维全场应变图，真实应力-应变曲线，可满足高速拉伸条件下的全场和局部应变测试、动态力学测试要求，并且可以实时测定静、动态测试中的应力分布。

高应变速率性能测试试验和应用中出现的问题虽然近年来中国钢铁行业也相继开展了高速拉伸试验机在汽车碰撞过程中高应变速率材料性能研究，但是由于高应变速率测试方法起步较晚，在测试及应用过程中还存在一些亟待解决的问题，比如试验的不确定度分析，试验设备的原理、试验方法、试样尺寸差异分析。各设备获取的原始试验数据的可比性需进行进一步的工作证实。高应变速率测试还存在很多需要解决的问题，如在理想的材料高速拉伸试验中，试样如何保持恒应变速率变形，对于材料在高应变速率下的测试数据出现震荡及其解决办法，在试验过程中选取的有限应变速率数量情况下，如何采用本构模型及其误差分析、高速拉伸试验数据可靠性的验证方法和仿真分析的验证方法，失效准则如何有效地引入碰撞分析过程中等。通过对这些问题的深入研究，高应变速率测试分析将会展示出更广阔的应用前景。