车用铝合金板材止裂孔止裂效果的定量研究

杨露露，陈浩，杨亚莉

（201600 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院）

0 引言

随着汽车轻量化的发展，铝合金材料以其低密度、高强度、低成本等优点被广泛应用于汽车发动机、车架等车身部件中。通常，高速运转的车身零部件以及受力较大的部位会产生快速扩展的裂纹，或者由于机械构件形状的局限性，裂纹的产生不可避免[1-2]，而止裂孔则能最大限度降低裂纹扩展速率，提升材料的寿命，因此对于止裂孔的研究十分有必要，基于ABAQUS 的仿真研究对其孔边应力分析提供了平台。

对于止裂孔的止裂特性很多学者都进行了研究，干正烈[3-4]等人详细描述了企业用止裂孔的应用范围以及裂纹止裂的不同种结构形式；陈立军[5-6]等人通过理论和实验相结合，确定了止裂孔尺寸对于裂纹扩展的影响并提出了止裂孔直径为6.35 mm 时，止裂效果最好；Wu H[7-8]等人通过有限元软件分析了裂纹长度和止裂孔大小的应力关系以及进行了止裂孔孔边应力分析；乔迈[9]等人对于存在残余应力的板材通过数值分析手段给出3 种结构止裂孔应力分布情况，对同类钣金件止裂孔进行了优化设计。

以上研究均是出于止裂孔固定大小对于裂纹扩展的大致影响，对于裂纹长度以及止裂孔直径大小的相互作用没有很好的定量说明。本文以有限元ABAQUS 仿真为基础，研究了不同裂纹长度下合适的止裂孔大小范围，将裂纹长度表示为其所占扩展方向板长的比值，并且将该比值P 和最合理止裂孔大小关系进行了数学拟合处理和定量公式表达，对车用铝合金止裂孔的实际大小工程应用有很好的借鉴作用。……