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机械设计与制造第6期

242MachineryDesignManufacture2024年6月

基于HyperMesh应变速率对零件材料性能影响分析

王彦婷，刘海娜，王凯

（黄河交通学院，河南焦作454950）

摘要：车身在碰撞过程中，不同位置零件材料发生变形的应变速率差异较大，这对材料的性能产生重要影响。选取汽车

结构件常用材料HC300LA为研究对象，获取材料在不同应变速率下的高速拉伸性能；通过断口形貌和组织变化的观察，

对材料不同应变速率下的特性进行分析；获取材料吸能和韧窝尺寸等与应变速率之间的关系；基于Johnson-Cook模型建

立材料的动态力学性能本构方程；基于HyperMesh搭建拉伸试样仿真分析模型，通过施加位移，获取整个过程力-位移曲

线，并与试验测试结果进行对比，以此对材料应变速率相关的本构模型进行验证。对比分析结果可知：所研究的材料

HC300LA具有较强的正应变速率敏感性，力学性能呈现增强的趋势；材料的断裂吸能能力和断口韧窝变得更大更深，并

且韧窝的分布更加密集；考虑应变速率影响的材料本构模型，拉伸过程仿真分析与试验测试结果的最大力和最大位移保

持基本一致，误差控制在4%以内，而且力-位移的变化趋势保持一致；分析结果表明，在碰撞分析时，不能忽略应变速率

对材料的影响；同时表明前述分析模型是可靠的，为此类研究提供重要参考。

关键词：车身；零件；应变速率；力学性能；本构模型

中图分类号：TH16；TG142.1+2；U465.1+1文献标识码：A文章编号：1001-3997（2024）06-0242-04

EffectofStrainRateonMaterialPropertiesofCarbodyPartsBasedonHyperMesh

WANGYan-ting，LIUHai-na，WANGKai

（HuangheJiaotongUniversity，He’nanJiaozuo454950，China）

Abstract：Intheprocessofbodycollision，thedeformationstrainrateofpartsatdifferentpositionsisquitedifferent，whichhas

animportantimpactonthepropertiesofmaterials.HC300LA，whichwasacommonmaterialforautomobilestructuralparts，

wasselectedastheresearchobjecttoobtainthehigh-speedtensilepropertiesofthematerialunderdifferentstrainrates.Through

theobservationoffracturemorphologyandmicrostructurechanges，theplasticdeformationandfracturecharacteristicsofthema⁃

terialunderdifferentstrainrateswereanalyzedandstudied，andtheinfluencelawofstrainratewasobtained.Therelationship

betweenenergyabsorption，dimplesizeandstrainratewasobtained.Theconstitutiveequationofdynamicmechanicalproperties

ofmaterialswasestablishedbasedonJohnson-cookm