汽车结构胶仿真模型MAT_169材料卡片的制作
2025-02-26随着汽车轻量化技术的发展，车身所用材料呈现出多样化的趋势，由于异种材料之间的物理、化学和力学性能方面存在较大差异，因此多材料轻量化车身对连接技术提出了新的挑战。
传统点焊连接由于技术瓶颈和成本的原因，无法广泛应用于异种材料的连接；而铆接和螺栓连接则在连接处有显著的应力集中。
结构胶连接作为一种新型连接技术，具有良好的异种材料连接性能，且有利于车身轻量化、提高车辆的碰撞性能和增加车身结构的刚度、强度和耐久性，同时结构胶连接技术也解决了传统连接技术可能产生的应力集中和疲劳强度差等问题。目前，结构胶已广泛应用于车身侧围、车顶、电池包支架等关键部位。据行业预测，未来五年内，单车结构胶用量将增长30%以上，成为汽车轻量化与安全设计的核心支撑技术。
评估粘接接头质量的方法往往是利用力学试验去测试粘接接头的性能。然而许多物理实验耗时、费力、成本昂贵，而对整车的力学测试则需要更多的设备。
仿真分析能够通过建立精确的模型，模拟结构胶在不同载荷条件下的力学行为。然而，仿真分析的准确性高度依赖于模型参数的设置。如果参数设置不准确，模拟结果与物理试验之间可能存在较大误差。因此，模型标定过程成为确保仿真结果可靠性的关键步骤。
在结构胶连接的仿真模拟中，内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）被广泛用于描述胶层在载荷下的力学响应。内聚力模型通过定义内聚力与裂纹张开量之间的关系，能够合理反映胶层失效界面附近的强度、韧度等物理属性。
MAT_169（MAT_ARUP_ADHESIVE）是仿真分析软件中提供的一种内聚力模型，专门用于模拟结构胶的力学性能。该模型将胶层简化为一系列的法向和切向弹簧，通过定义材料参数来描述胶层的力学行为。
图1 MAT_169材料模型的本构简化模型
MAT_169材料模型中的材料参数为：
(1)定义材料弹塑性力学性能的参数，包括材料密度、弹性模量、泊松比、沿单元厚度方向最大正应力(TENMAX)和沿单元厚度方向最大剪应力(SHＲMAX)；
2)预报材料失效的参数，包括沿单元厚度方向正应力作用下的能量损耗(GCTEN)以及沿单元厚度方向剪应力作用下的能量损耗(GCSHR)。
沿单元厚度方向的拉伸应力和剪切应力(即法向和切向)的应力-位移曲线如下图所示。
MAT169材料卡片的制作
形式
定义
试验
验证与生成
参数验证：根据实际材料试验数据（如准静态拉伸、剪切试验结果）输入参数，确保TENMAX、SHRMAX等值符合实验标定。
生成卡片：通过软件导出符合MAT169格式要求的材料卡片，包含所有必需和条件性卡片
材料卡片定制
国高材分析测试中心联合行业仿真机构，为客户提供材料力学性能样件测试及仿真软件材料卡片生成服务，具体内容如下：
1.按照客户的技术要求，进行高分子材料试验（单向拉伸，缺口拉伸，剪切，双向拉伸，冲孔，三点弯等）。
2.对材料样件试验结果数据进行数据处理，验证及仿真分析标定。
3.输出仿真分析标定结果，并根据各种材料本构要求生成相应仿真软件材料卡片。
4.最终交付材料样件试验数据结果及仿真软件材料卡片。
定制材料卡片清单：
*MAT_024 (PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
*MAT_054 (Enhanced Composite Damage）
*MAT_083 (FU_CHANG_FOAM)
*MAT_169 (ARUP_ADHESIVE)
*MAT_187 (SAMP-1)等
咨询电话：020-66221668
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