此外，還開發(fā)出利用點(diǎn)焊區(qū)應(yīng)力集中系數(shù)描述點(diǎn)焊區(qū)沖撞斷裂行為的方法，該放大包含了鋼板材質(zhì)、厚板、焊接條件、部件形狀、部件負(fù)荷以及焊接周圍拘束情況等多項(xiàng)影響因素。這些沖撞特性解析和沖壓成型解析都是CAE技術(shù)應(yīng)用的成功范例。

　　2 汽車用高強(qiáng)度鋼板的沖撞安全性

　　車輛沖撞時(shí)，為保護(hù)乘員的安全，必須保證一定的乘坐空間和減少傳遞乘員的沖撞能。因此汽車設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)車體強(qiáng)化使之沖撞時(shí)不發(fā)生變形，并通過(guò)車身前后的結(jié)構(gòu)部件發(fā)生一定的塑性變形吸收沖撞能。為評(píng)價(jià)汽車的這種特性，產(chǎn)生了汽車的安全評(píng)價(jià)方法（如圖3），將評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行公布。

　　2.1 冷沖壓高強(qiáng)度鋼板

　　汽車鋼板幾乎都是經(jīng)沖壓加工制作成汽車部件，因此，鋼板高強(qiáng)度化的首要問(wèn)題是沖壓成型性的下降。由于超高強(qiáng)度鋼不能進(jìn)行深沖成型，所以，擴(kuò)孔性和彎曲性是表示高強(qiáng)鋼板脹出成型性的重要指標(biāo)，其中擴(kuò)孔性是鋼板的延性和拉伸凸緣性指標(biāo)，彎曲性是鋼板脹出成型，部件角部達(dá)到要求曲率半徑能力的指標(biāo)。

　　應(yīng)用最多的沖壓成型性良好的高強(qiáng)鋼板是DP型鋼板。傳統(tǒng)的DP鋼通過(guò)兩相區(qū)急冷的方法得到鐵素體和馬氏體的兩相組織，但現(xiàn)在也將含有貝氏體、鐵素體和馬氏體鋼稱為DP鋼，有時(shí)也叫作多相鋼，DP鋼中的軟質(zhì)鐵素體使鋼具有良好的延性，硬質(zhì)馬氏體使鋼具有一定的強(qiáng)度。在DP鋼的早期研究階段，已經(jīng)知道鋼中有為轉(zhuǎn)變的奧氏體（殘留），并認(rèn)為殘留可以提高鋼的延性。但使這種殘留發(fā)揮更大作用的是低合金TRIP鋼。鋼中添加Si等元素，利用400℃左右的貝氏體轉(zhuǎn)變，使未轉(zhuǎn)變奧氏體穩(wěn)定化，再利用應(yīng)變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了大的均勻延伸。這種鋼的延性良好，但一般情況下，擴(kuò)孔性和彎曲性下降。使組織進(jìn)一步均勻化，可以提高擴(kuò)孔性，但延性下降。因此，延性和擴(kuò)孔性是互相矛盾的特性。在鋼板使用中，應(yīng)根據(jù)部件的形狀選用擴(kuò)孔性良好或延性良好的TRIP鋼。

　　以貝氏體為主相的低合金TRIP鋼是與上述方法不同的提高鋼的擴(kuò)孔性、彎曲性和延性的鋼類（圖4的口型標(biāo)記）。由于主相貝氏體的延性較差，不能保證鋼的高延性，但可用于同時(shí)要求延性、擴(kuò)孔性和彎曲性的部件成型。有研究報(bào)導(dǎo)，已經(jīng)開發(fā)出充分發(fā)揮低合金TRIP鋼特點(diǎn)以鐵素體+貝氏體為主相的980MPa級(jí)低合金TRIP型冷軋高強(qiáng)度鋼板，這種鋼板擴(kuò)孔性價(jià)差，但是延長(zhǎng)率很好，達(dá)到20%（圖4的口型標(biāo)記）。有研究報(bào)告指出，對(duì)于980MPa鋼，增加鋼中碳含量可以進(jìn)一步提高鋼的延性。另一方面，為保證鋼板良好的點(diǎn)焊性，需要將鋼的碳含量控制在0.2%（重量）一下的低含量。在實(shí)際應(yīng)用上，980MPa級(jí)TRIP鋼的伸長(zhǎng)率達(dá)到20%25%是可能的。冷軋超高強(qiáng)鋼板今后的開發(fā)方向如圖4所示，為此，應(yīng)進(jìn)一步研究延性和擴(kuò)孔性的支配因素，并將這些因素控制到最佳程度。

　　為保證防銹性能，車廂下的結(jié)構(gòu)件要求采用合金化熱鍍鋅（GA）鋼板。有研究報(bào)導(dǎo)，已經(jīng)開發(fā)出具有與高延性980Mpa級(jí)冷軋高強(qiáng)鋼板相同成型性的DP型GA鋼板。此外，對(duì)于延性更好的低合金TRIP型超高強(qiáng)度鋼板，為保證鋼中有足夠的延性組織穩(wěn)定殘留量，在鋼中添加了Si，但添加Si使鋼的Zn浸潤(rùn)性和合金化能力下降，鋼板的GA化變得困難。為解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)合金元素的調(diào)整，開發(fā)出590Mpa級(jí)和780Mpa級(jí)低合金GA-TRIP鋼板，應(yīng)用在汽車后梁使部件減重10%。有研究報(bào)告報(bào)導(dǎo)了利用TRIP現(xiàn)象開發(fā)出了高延性GA980高強(qiáng)鋼，該鋼與高擴(kuò)孔性的GA980Mpa級(jí)高強(qiáng)度低合金TRIP鋼具有同等延性（圖4的標(biāo)記），由此可以看出，目前正在推進(jìn)防銹性和加工性良好的汽車?yán)滠堜摪宓拈_發(fā)。

　　彎曲性也是超高強(qiáng)度鋼的重要的成型性指標(biāo)。部件角部半徑R越小，吸收的沖撞能越多。彎曲性是鋼板的彎曲外表面產(chǎn)生裂紋的特性，除了力學(xué)性能，鋼的微觀組織和晶粒取向?qū)︿摪宓膹澢远加杏绊?。有研究?bào)導(dǎo)，GA980級(jí)鋼板90°V字形彎曲產(chǎn)生裂紋的極限半徑為1倍板厚，顯示了良好的彎曲性，并指出微曲硬度波動(dòng)小是良好彎曲性的一個(gè)原因。良好彎曲性超高強(qiáng)度鋼板的碳含量一般都控制得比較低，因此點(diǎn)焊性也比較好。

　　在汽車鋼板高強(qiáng)度化的進(jìn)程中，對(duì)提高延性的組織控制技術(shù)進(jìn)行了研究，開發(fā)出通過(guò)成分和工藝優(yōu)化將材料組織微細(xì)化到極限程度的高強(qiáng)鋼板制造技術(shù)，利用該技術(shù)開發(fā)出軟質(zhì)相。硬質(zhì)相最佳比例的1180MPa級(jí)多相組織高強(qiáng)鋼板。1180MPa級(jí)鋼板將利用冷沖壓加工制造汽車車體的汽車中柱等加強(qiáng)部件。由此看來(lái)，高強(qiáng)鋼板在汽車結(jié)構(gòu)部件的應(yīng)用開始達(dá)到GPa級(jí)。

　　TWIP鋼（孿生誘導(dǎo)塑性鋼）的開發(fā)思路與上述低合金鋼的開發(fā)略有不同。例如在0.6%-0.8%C（重量）鋼中添加12%-20%的Mn，通過(guò)塑性加工中產(chǎn)生孿晶引起的加工硬化，使鋼的強(qiáng)度達(dá)到1000MPa以上，并且伸長(zhǎng)率達(dá)到50%以上，成為高延性高強(qiáng)度鋼。TWIP鋼在車體結(jié)構(gòu)的用量較少，但有用于保險(xiǎn)（放心保）杠使保險(xiǎn)杠輕量化的報(bào)導(dǎo)。TWIP鋼的缺點(diǎn)是Mn含量高，使制造成本增加和生產(chǎn)難度增大，最近開發(fā)出Mn含量降低到10%的高強(qiáng)度、高延性第三代汽車鋼板。

　　2.2 熱處理強(qiáng)化型高強(qiáng)度部件制造技術(shù)

　　上述熱加工和淬火組合的技術(shù)在鋼管加工得到應(yīng)用，開發(fā)出鋼管三維熱彎淬火量產(chǎn)加工技術(shù)（3DQ），可制造出強(qiáng)度為1.5GPa的封閉斷面部件，已經(jīng)用于車架橫梁，取得了減重50%的輕量化效果。

　　3 高強(qiáng)度擴(kuò)大應(yīng)用的支撐技術(shù)

　　實(shí)現(xiàn)汽車部件的高強(qiáng)度化，不僅要提高高強(qiáng)度鋼本身的成型性，而且提高沖壓技術(shù)水平和裝配焊接技術(shù)水平，以及對(duì)高強(qiáng)度部件的可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)都是不可缺少的。

　　3.1 沖壓技術(shù)

　　CAE技術(shù)導(dǎo)入沖壓工藝帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性好處是，減少了為實(shí)現(xiàn)沖壓工藝最佳化的反復(fù)實(shí)驗(yàn)操作次數(shù)，縮短了新工藝開發(fā)周期，以及模具修改次數(shù)等。在對(duì)CAE技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，各種鋼材的模型和FEM技術(shù)應(yīng)用是十分重要的。如沒(méi)有CAE技術(shù)，上述高強(qiáng)鋼的應(yīng)用是很困難的。

　　通過(guò)對(duì)各種變形模型的成型極限圖（FLD）和FEM得到的應(yīng)變進(jìn)行比較，可以對(duì)沖壓成型裂紋是否發(fā)生進(jìn)行判斷。但比例符合FLD不能直接用于沖壓成型路徑發(fā)生變化的情況和復(fù)雜形狀沖壓成型以及沖撞解析分析。為解決這些問(wèn)題提出了應(yīng)力FLD方法，利用該方法可以對(duì)變形路徑變化時(shí)的沖壓裂紋進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　雖然利用經(jīng)驗(yàn)方法可以解決沖壓裂紋和部件起起皺問(wèn)題，但高強(qiáng)化使形狀凍結(jié)性問(wèn)題的解決增加了很大難度。形狀凍結(jié)不良有部件角度變化、部件側(cè)壁翹曲、以及三維缺陷（扭曲、棱線翹曲）等情況。解決形狀凍結(jié)不良的沖壓技術(shù)有：

　　通過(guò)控制模具與工件間隙和磨具肩部的R使部件在間隙內(nèi)產(chǎn)生反彎曲的方法；

　　利用可調(diào)壓邊筋在沖壓成型后期提高壓邊力（BHF）的方法對(duì)部件側(cè)壁附加張力；

　　利用穩(wěn)定壓力在板厚方向附加應(yīng)力；

　　降低抗拉強(qiáng)度的溫間成型；

　　冷彎折成型及冷彎折成型下死點(diǎn)前施加張力的二次延成型。

　　采用這些方法時(shí)，需要通過(guò)FEM計(jì)算預(yù)測(cè)回彈量。為此，在材料的數(shù)學(xué)模型中導(dǎo)入了Lemaitor-Chaboche模型和吉田―上森模型，這些模型考慮了包申格效應(yīng)和應(yīng)力消除時(shí)的表觀彈性模量降低現(xiàn)象，此外，還導(dǎo)入了描述材料微觀結(jié)構(gòu)變化和內(nèi)部狀態(tài)變化的Teodosiu模型，開發(fā)出高精度形狀預(yù)測(cè)和形狀對(duì)策技術(shù)。

　　最近開發(fā)出FEM和CAE結(jié)合的可制作汽車前柱、中柱等L形、T形部件的新成型方法，提高了成材率，降低了成型負(fù)荷，促進(jìn)了高強(qiáng)度鋼的擴(kuò)大應(yīng)用。

　　3.2 焊接技術(shù)

　　汽車車體大約由300個(gè)部件經(jīng)3500-5000電阻電焊構(gòu)成，此外，還采用激光焊接、粘接、機(jī)械咬合、摩擦焊接等工藝，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和便于管理的角度，主要采用電阻點(diǎn)焊工藝。因此，電焊部位的質(zhì)量可靠性決定了車體的安全性。