汽车用6xxx系铝合金薄壁件的韧性断裂行为

叶 拓，王 冠，姚再起，李落星

(1. 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082；2. 杭州吉利汽车研究院有限公司 NVH及材料工程部，杭州 311228)

铝合金因其密度小、塑性和比强度较高已成为汽车制造业的重要轻质材料[1]。与传统钢材相比，铝合金具有较低的屈服极限和抗拉强度，且伸长率也低于传统钢材，因此，铝合金件在汽车发生碰撞时，有更大的开裂倾向。断裂失效是针对汽车零部件在进行工艺生产和安全评价过程中的重要指标和依据。因此，研究铝合金的失效行为，对预测铝合金件在碰撞过程中的开裂变形极为重要。

工程材料的宏观断裂机制主要分为脆性断裂和韧性断裂。铝合金材料属于典型的韧性断裂。采用性能优异的铝合金薄壁吸能结构是提高汽车耐撞性的重要途径[2]。在变形过程中，一般将铝合金薄壁结构的受力简化为平面应力状态，在面内拉应力的作用下，材料依次经历均匀变形、分散性失稳变形和集中性失稳变形后发生失效[3−4]。

关于薄壁结构的失效问题，最早且目前仍在广泛应用的是以连续介质力学为基础建立的拉伸失稳理论。SUNG等[5]提出的分散性与集中性失稳理论，具有重要的里程碑意义。在他们工作的基础上，众多学者提出了新的失效准则，例如 SING等理论[6]、STOREN 理论[7]、M-K 理论[8]、C-H 失稳模型[9]、RAMAEKERS理论[10]和eMMFC理论[11]等。

在汽车设计领域，通常将材料的极限塑性应变作为材料的失效准则，该方法虽然参数求解简单，但是精度较低，尤其在考虑应变速率对材料性能的影响时，会出现较大的误差。……