汽车零件抗凹性试验方法 【技术领域】
本发明涉及汽车零件抗凹性试验方法，特别涉及用于汽车早期设计阶段的选材和用材优化领域里的特定车型的外覆盖件抗凹性试验方法。
背景技术
汽车工业的发展对汽车车身的制造要求日益提高(轿车尤为显著)，汽车外覆盖件冲压成形后的使用性能更受关注，而抗凹性是反映其使用性能的一个重要指标。汽车零件(包括冲压件、组装件)受外载荷(或外部能量)作用，抵抗凹陷挠曲，保持形状稳定性的能力大小是体现其表面质量、降低运行时产生的噪声污染，保证刚度要求的重要体现。因此，先进的汽车集团对一定载荷下零件发生永久变形的大小和指定部位刚度的高低已纳入设计指标，目前国际上尚无统一的试验方法来测定汽车外覆盖件的抗凹性，国内研究属于空白。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种抗凹性试验方法以完成多项抗凹性指标的定量测定评估。
为了达到上述目的，本发明的一种汽车零件抗凹性试验方法，包括如下步骤：1在试验平台上安装试验件；2在试验件上标记试验位置；3调节加载系统使得其垂直对准试验处；4对试验件施加预载荷，并记录凹陷深度，卸载到零载荷或接近零载荷；5对试验件加载荷，卸载到零载荷或接近零载荷，记录下载荷值和凹陷深度；6重复步骤5多次；7对试验件施加同样的预载荷；8对相同的试验件重复步骤1至4后，在其相同的试验位置连续加载；
为了达到上述目的，本发明地一种汽车零件抗凹性试验方法，包括如下步骤：1在试验平台上安装试验件；2在试验件上标记试验位置；3在试验位置处测量试验件高度；4将试验件放准位置，使试验位置处的试验件板面垂直于压子撞击路径；5调整压子释放机构高度到所需能量处，令压子自由下落撞击试验位置；6测量并记录能量撞击后形成的凹陷深度。
通过上述抗凹性试验方法，可以得到重复、可比的抗凹试验结果，包括与加载值对应的凹陷深度、初始刚度、二次刚度、最终刚度和起伏载荷。本发明研制出汽车外覆盖件抗凹性试验方法，可开展对多种车型不同零件的抗凹性评估，这对提高我国轿车工业的发展，改善汽车外覆盖件使用性能，减薄节能和国产化具有重要意义。
【附图说明】
图1为局部凹陷抗力试验示意图；
图2为抗凹刚度、起伏载荷试验示意图；
图3为起伏载荷计算方法图；
图4为试件的固定方式实例图；
图5为增量法试验报告参考图表；
图6为一步法试验报告参考图表。
【具体实施方式】
为了更好地理解本发明的特点、功能和效果，现运用以下较佳实施例并结合附图，进行详细说明。
先对于本文中的某些技术术语进行解释和说明。
外覆盖件：指特定车型的一个已焊接或已装配或已涂装的零件。
载荷：外覆盖件试验点承受的法向载荷(N)。
载荷下的挠度：板面承受特定载荷之下的总位移(mm)。
凹痕：受载点处形成的一个永久塑性变形。
凹痕深度：试验点承受特定载荷产生永久塑性变形，试验前后位置差值，即永久塑性变形的深度。
局部凹陷抗力：覆盖件抵抗产生永久变形的能力，包括残留一定深度永久凹痕的载荷(N)或施加一定载荷产生永久凹痕的深度(mm)。
起伏，也称屈曲：在局部地区发生板面曲率可以反向恢复的现象。
起伏载荷：发生起伏现象时的最小载荷。
抗凹刚度：对有一定曲率的扁壳类覆盖件，其抵抗凹陷挠度的弹性变形能力(N/mm)。
实施例1
准静态试验方法
A如图1所示，首先进行局部凹陷抗力试验——对试验点实施循环增量加载，根据需要求出局部凹陷抗力。其具体步骤如下：
A-1在试验平台上安装试验件。
A-2在试验件上对试验位置标记。
A-3将试验件试验处清洁干净。
A-4加载系统垂直对准试验处。
A-5对试验件施加预载荷10N，并记录位移量，此位移量为基准位移值，测定其他的位移量，卸载到零载荷或接近零载荷。
A-6试验件加载荷到50N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-7试验件加载荷到70N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-8试验件加载荷到90N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-9试验件加载荷到110N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-10试验件加载荷到130N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-11试验件加载荷到150N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-12试验件加载荷到170N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-13试验件加载荷到190N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-14试验件加载荷到210N，并回到零载荷，记录下载荷一位移值。
A-15回复预载荷到10N。
A-16计算出载荷，即凹陷力与凹陷深度的对应数值，如下表所示。 凹陷力 (N) 凹陷深度 (mm)本循环后上升到预载荷10N下的位移(mm)预载荷10N下的位移(mm) 50 0.004 0.094 0.09 70 0.006 0.096 0.09 90 0.008 0.098 0.09 110 0.012 0.102 0.09 130 0.02 0.11 0.09 150 0.108 0.198 0.09 170 0.478 0.568 0.09 190 0.586 0.676 0.09 210 0.682 0.772 0.09
B如图2、图3所示，进行凹陷深度，凹陷载荷数据分析
B-1起伏载荷
如图3所示，“起伏”行为有二种，第一种起伏现象为压子压入试验件板面，初始挠度伴随载荷单调增加之后，发生载荷突然下降，称为“硬起伏”，将载荷一位移曲线斜率第一次到达零处的那个载荷定义为起伏载荷。第二种起伏现象表现为载荷一位移曲线斜率局部降为最小，但始终保持正值，这称为“软起伏”，将载荷一位移曲线斜率达到最小值处的载荷定义为起伏载荷。
起伏是一种与零件的几何形状、加强筋布置和板面支承有关的现象，因此，在一块试验件面板上测到的起伏载荷与在组件或整车上测到的起伏载荷是不一样的，因而，为确保增量法在板面形成的任何永久变形不影响到起伏载荷的测量，建议只采用单加载循环的方法来测定起伏载荷，该单次循环的最大载荷应小于225N或足以高到产生起伏的数值。通常某些数据平滑技术(诸如样条技术或Loess技术)可以得到载荷一位移曲线清晰定义的微分函数，请注明采用的处理技术。
起伏载荷测量
画出首次载荷一位移曲线微分(导数值)值与位移量的曲线图(dF/dδ-δ)。如果dF/dδvsδ曲线最小值为负值，则此曲线与水平线(最低位移线，此处dF(dδ＝0)相交处对应的载荷值就是硬起伏载荷。如果dF/dδvsδ曲线最小值一直为正值，则此最小值相应的载荷就是软起伏载荷。
为测定软起伏是否严重，有些试验件面板会在几个载荷处发生起伏，需将所有起伏现象在结果中列出。
B-2初始刚度
如图2所示，对载荷一位移曲线初始线性段内，20％-80％线性段数据用最小二乘法处理求出。
B-3二次刚度
如图2所示，起伏载荷发生后，在载荷一位移曲线上，选取线性段20％到60％，用最小二乘法处理。
B-4最终刚度
如图2所示，最终刚度指的是载荷一位移曲线上最大载荷到达之前最后那部分的斜率。
刚度的计算方法如下所示：
F1(0.966mm，13.60N)
F2(4.374mm，57.40N)
K1=57.40-13.604.374-0.966]]>
=12.867]]>
S1(6.722，82.30)
S2(7.516，89.80)
K2=89.80-82.307.516-6.722]]>
=9.502]]>
其中K1为第一刚度，K2为第二刚度。
C记录和报告
下面的表1给出本试验方法需要的试验报告形式，供参考。
试验速度： 试样夹紧：试验位置载荷 (N)凹陷深度 (mm)初始刚度 (N/mm)起伏载荷 (N)二次刚度 (N/mm)最终刚度 (N/mm)
表1.试验报告样张
如图5、图6所示，为试验结果报告图表，得出了力与变形的函数关系、起伏载荷、第一刚度和第二刚度。
实施例2
动态试验方法
A试验步骤如下：
A-1在试验平台上安装试验件；
A-2在试验件上标记试验位置；
A-3将试验件试验处清洁干净；
A-4在试验位置处测量试验件高度；
A-5将试验件放准位置，使试验位置处的试验件板面垂直于压子撞击路径；
A-6调整压子释放机构高度到所需能量处，令压子自由下落撞击试验位置；
A-7测量并记录能量撞击后形成的凹陷深度。
B数据分析
试验件性能特征仅为凹陷深度和撞击能量。
对于以上两个实施例试验的说明
1重复试验次数
由于本试验可用于新设计零件，考虑试验件加工和成本的限制，设计阶段建议做一个零件，如有可能推荐重复做三个零件试验。2
2试件的固定方式，见图4。
1)外覆盖件在试验平台上就位(最大曲率平面与摆动平面重合)。
2)试验点位置确定。
3)试验件应当固定在一个刚性支架上，在折边和边缘板面处外侧采用金属压板，内侧采用金属顶杆，每隔一定间距左右通过扭矩扳手将试验件固定。严格控制试验件边界状况，有助于试验条件的重复和统一，试验结果的稳定性。
3试验位置
大部分试验件要在多个位置处进行试验，为确保每个凹陷位置周围板面的变形不影响另一个凹陷位置的试验结果，建议二个试验位置处至少间隔200毫米，根据用户对有抗凹性要求的部位，试验件几何形状的需要来选择试验位置。例如：
门板：门把手处手按形成的压痕。
后翼子板：超市小推车碰撞可能受损处。
前盖或后盖：关闭时手压形成的压痕。
前翼子板：肘部受力所致。