CN108639155A - 一种薄壁梁变形引导结构 - Google Patents

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汪小培
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Abstract

一种薄壁梁变形引导结构，属于薄壁梁设计及制造领域。包括薄壁梁、加热区、未加热区。沿着薄壁梁的轴向，加热区与未加热区交替分布；加热区的强度大于未加热区的强度。将薄壁梁以一定速度通过加热装置，通过加热装置加热后的加热区，浸入冷却介质中。本发明的优点在于，在不增加结构重量和制造难度的前提下可显著加强轴向承载、引导薄壁梁发生稳定褶皱变形。

Description

一种薄壁梁变形引导结构
技术领域
本发明属于薄壁梁设计及制造领域，特别涉及一种薄壁梁变形引导结构。在不增加结构重量和制造难度的前提下可显著加强轴向承载、引导薄壁梁发生稳定褶皱变形。
背景技术
汽车车身结构几乎都是由薄壁金属件构成，它们除了作为外覆盖件及承载件外，受到强烈撞击时，会发生塑性变形，这一过程伴随着撞击能量的吸收，因此薄壁结构件又作为一种有效的撞击能量吸收装置。薄壁梁结构能够有效地起到承载和减重的作用，作为汽车正面碰撞中主要的变形吸能结构，它的变形方式对整车的碰撞变形具有重要影响。薄壁梁结构在正面碰撞工况中发生稳定的褶皱变形，是实现碰撞加速度设计目标和成员安全的保证。
为了使薄壁梁发生稳定的褶皱变形，可在薄壁梁结构上设计变形引导结构。目前，比较常见的变形引导结构为变形引导槽(如图1所示)，设置于薄壁梁体的壁板上，一般都是横贯梁体壁板的规则浅槽。变形引导槽虽然可以有效引导薄壁梁的变形，但降低了薄壁结构的轴向载荷。为提高薄壁梁的轴向载荷，可在薄壁梁结构中加入梁中截面约束板(如图2所示)，通过强化局部约束强制梁的变形模式，加强薄壁梁的轴向刚度。但是，梁中截面约束板会显著增加结构重量、提高制造难度和成本，应用较为有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄壁梁引导结构，解决了传统引导结构降低轴向载荷、增加结构重量、成本高等问题。可以有效引导薄壁梁结构发生稳定的褶皱变形。
一种薄壁梁变形引导结构，包括薄壁梁1、加热区2、未加热区3。沿着薄壁梁1的轴向，加热区2与未加热区3交替分布，加热区2和未加热区3的数量均大于2个，每段加热区2和未加热区3的沿薄壁梁1轴向的宽度为3-200mm，加热区2沿着薄壁梁1轴线对称分布；加热区2的强度F2大于未加热区3的强度F3，即F2>F3。
沿着薄壁梁1的轴向，每段加热区2的宽度相同，每段未加热区3的宽度相同。
在加热区2与轴线垂直的截面上，加热区2连续分布，截面上每段加热区2沿着薄壁梁1轴线对称分布。
上述薄壁梁变形引导结构的制备方法，具体步骤如下：
1、将薄壁梁1以恒定速度V通过加热装置4，速度V的范围为1-20m/min；
2、加热装置4为感应加热装置，经导电体6与电源5相连，通过间断导通电源5的方式间断加热运动的薄壁梁1，感应电流I为5-300A，在薄壁梁1上交替的形成加热区2和未加热区3；
3、通过加热装置4间断加热后的薄壁梁1，浸入冷却介质7中；
4、待薄壁梁1冷却后取出，将薄壁梁1烘干，完成制备。
步骤3所述的冷却介质7为水、油或者空气。
本发明中，加热区2通过加热装置4加热后迅速浸入冷却介质7中，获得强度更高的局部强化区。这种加热区2与未加热区3交替分布的薄壁梁1结构，具备了沿轴向软、硬区域相间分布的结构特点。薄壁梁1受到轴向载荷或者冲击后，可引导结构发生稳定的褶皱变形。与变形引导槽结构不同的是，本发明所述的薄壁梁1结构并未降低轴向承载能力。
本发明的优点在于：该薄壁梁1结构可有效引导薄壁梁1结构发生稳定的褶皱变形，并且不降低轴向载荷、不增加薄壁梁1重量、便于工业化生产。
附图说明
图1为薄壁梁变形引导槽结构示意图。其中，薄壁梁1，变形引导槽8。
图2为薄壁梁截面约束板结构的示意图。其中，薄壁梁1，截面约束板9。
图3为本发明实施例中薄壁梁结构示意图。其中，薄壁梁1，加热区2，未加热区3。
图4位本发明实施例中薄壁梁结构制备方法示意图。其中，薄壁梁1，加热区2，未加热区3，加热装置4，电源5，导电体6，冷却介质7。
具体实施方式
如图3-图4所示：
一种薄壁梁1变形引导结构，包括薄壁梁1、加热区2、未加热区3。沿着薄壁梁1的轴向，加热区2与未加热区3交替分布，加热区2沿着薄壁梁1轴线对称分布；加热区2的强度F2大于未加热区3的强度F3，即F2>F3。
本实施例中，薄壁梁1的材质为2mm厚的低合金高强钢HC260LA。薄壁梁1长度为480mm，截面为边长80mm的正方形。沿着薄壁梁1的轴向，每段加热区2的宽度为48mm，每段未加热区的宽度为48mm。在加热区2与轴线垂直的截面上，加热区2轴向连续分布。
本实施例中，薄壁梁1变形引导结构的制作方法，具体步骤为：
1、将薄壁梁1以一定速度V通过加热装置4。本实施例中所使用的加热装置4为感应加热装置，加热装置4通过导电体6与电源5相连接。本实施例中，速度V为8m/min。
2、通过间断开、断电源5的方式，加热装置4间断的加热运动的薄壁梁1，在薄壁梁1上交替的形成加热区2和未加热区3。当电源5打开时，形成加热区2；在电源5断开时，形成未加热区3。本实施例中，采用的感应电流是130A。
3、通过加热装置4加热后的加热区2，浸入冷却介质7中。本实施例中，采用的冷却介质7为水。
4、待薄壁梁1在冷却介质7水中冷却后取出；将薄壁梁1烘干，制备完成。
本实施例中，通过上述方法，制备的薄壁梁1，未加热区3抗拉强度为350～430MPa，加热区2抗拉强度为600～900MPa。
本发明所述的薄壁梁1变形引导结构可以单独使用，也可以和薄壁梁变形引导槽、薄壁梁截面约束板等其它结构组合使用，发挥各自优势。

Claims (4)

1.一种薄壁梁变形引导结构，其特征在于，包括薄壁梁(1)、加热区(2)、未加热区(3)；沿着薄壁梁(1)的轴向，加热区(2)与未加热区(3)交替分布，加热区(2)和未加热区(3)的数量均大于2个，每段加热区(2)和未加热区(3)的沿薄壁梁(1)轴向的宽度为3-200mm；加热区(2)的强度F2大于未加热区(3)的强度F3，即F2>F3；
上述薄壁梁变形引导结构的制备方法，具体步骤如下：
1)将薄壁梁(1)以恒定速度V通过加热装置(4)，速度V的范围为1-20m/min；
2)加热装置(4)为感应加热装置，经导电体(6)与电源(5)相连，通过间断导通电源(5)的方式间断加热运动的薄壁梁(1)，感应电流I为5-300A，在薄壁梁(1)上交替的形成加热区(2)和未加热区(3)；
3)通过加热装置(4)间断加热后的薄壁梁(1)，浸入冷却介质(7)中；
4)待薄壁梁(1)冷却后取出，将薄壁梁(1)烘干，完成制备。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，沿着所述薄壁梁(1)的轴向，每段加热区(2)的宽度相同，每段未加热区(3)的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，在所述加热区(2)与轴线垂直的截面上，加热区(2)连续分布，截面上每段加热区(2)沿着薄壁梁(1)轴线对称分布。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，步骤3)中所述的冷却介质(7)为水、油或者空气。
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