电动汽车：FLB GmbH 使用 Z100 和 HTM 5020 开展材料弯曲测试

案例学习

客户： FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
地点： Siegen, Deutschland
行业： 汽车，塑料
主题： 纯电动汽车 (BEV) 结构部件的测试与验证

2024年11月

FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH（轻量化工程）专注于金属和纤维增强塑料的材料表征，以期完善碰撞计算所需的模拟材料数据表。此类数据表经过验证，可用于准确模拟和改进纯电动汽车 (BEV) 的防钻撞系统。为此，FLB GmbH 使用了 ZwickRoell HTM 5020 和 Z100 高速拉伸试验机。

任务 竞争力 解决方案 结果产品

FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH

FLB GmbH 是汽车结构部件领域的主要开发服务供应商之一，专注于为新能源汽车行业打造可持续的轻量化解决方案。该公司是锡根大学轻量化汽车结构办公室的衍生企业，因而得以掌握最新的研究和发展趋势。FLB GmbH 采用前沿的 CAD 和 FEM 技术为客户提供多种服务，包括标杆管理和逆向工程，高级产品开发和优化等等。除过程模拟外，该公司还提供灵活的测试选项，以满足严格的行业要求和有效验证创新的解决方案。

ZwickRoell顶级竞争力

灵活包容：试验机拥有很强的适应性，撞击器的几何形状几乎不受限。
坚固耐用：试验机专为在恶劣条件下的日常使用而设计。
用途多样：能够支持所有类型的材料测试，包括轴向测试和 3-点弯曲试验等多种测试方法。
专业度高：ZwickRoell 提供可靠、迅速的服务。
稳定可靠：测试结果可溯源。

任务

通过采用不同的应变速率来创建和验证铝合金材料数据表

就汽车工业而言，精确的材料表征对于开发安全高效的汽车至关重要。FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau 需要针对铝合金创建材料数据表，并囊括从准静态条件到高度动态碰撞场景下的多种不同应变速率。此类材料数据表对于精确预测铝材在不同载荷下的性能至关重要，有助于持续优化车辆的安全性和效率。

面临的挑战：

高应变速率下的材料表征：公司面临的第一项难题是，针对铝合金在高应变速率下的性能获取准确可靠的数据。在高速率条件和速率较慢的准静态条件下，材料性能有所差异。为了精确测量相关数据，公司必须拥有专业设备和知识，才能充分记录下快速施加且往往重量巨大的载荷。
在相同条件下验证材料数据表：公司的另一项关键任务是，通过可模拟准静态和高度动态条件的部件测试来验证已创建的材料数据表。此类验证必须确保材料数据表在不同载荷条件下都能稳定可靠地发挥作用。
面临的挑战：创建能够准确复制这些不同条件的测试环境，以便有效测试材料数据表并实际发布使用。

ZwickRoell解决方案

使用 Z100 和 HTM 5020 应对复杂的试验要求

为了解决上述难题，FLB GmbH 使用了两款专业设备：Allroundline Z100 电子万能材料试验机和 HTM 5020 高速试验机。这两款设备在满足复杂的试验要求方面举足轻重。

使用 Z100 进行准静态的材料表征：Z100 主要用于准静态试验。它能够精确、缓慢地增加载荷，因此非常适用于详细研究材料在低速率和低载荷下的性能。此类试验对于公司了解铝合金在日常使用条件下的基本性能至关重要。
使用 HTM 5020 进行高度动态的材料表征：为了从准静态条件拓展至高度动态范围，获取更多材料数据，FLB GmbH 使用了 HTM5020 进一步开展拉伸试验，以便测试材料在高速率和高载荷下的性能，例如汽车碰撞载荷。HTM 5020 为公司创建材料数据表提供了重要数据，可用于预测材料在涉及安全问题的关键情况下性能如何。
准静态验证和穿刺测试：该解决方案的一大创新点在于，使用 Z100 对防钻撞系统进行额外的穿刺测试。测试方法与在落锤冲击试验机上进行高度动态测试相同。落锤冲击试验机是一套独立试验装置，用于测试 BEV 的防钻撞系统，因此“穿刺”是指外部物体/撞击器穿透刺入汽车电池组。Z100 和落锤冲击试验机能够复制此类场景，并分别进行静态和动态测试。FLB GmbH 得以在相同条件下开展两种类型的测试，以便验证材料数据表。公司通过在 Z100 和落锤冲击试验机上采用相同的试验设置，生成了一致且可比较的数据，从而显著提高了材料表征的可靠性与准确性。

结果

精确测试帮助减轻防钻撞系统的重量

FLB GmbH 决定使用 Z100 和 HTM 5020 等专业试验系统后，在科学数据质量与产品开发速度方面都取得了出色的成果。通过运行这些设备，该公司得以在准静态到动态的整个载荷施加速度范围内对材料进行精确表征，并在部件级别有效描述材料性能。

FLB GmbH 借助生成的数据库显著提高了材料表征的准确性，并加快了创新产品的开发速度。公司开始预开发一款比现有系列产品轻 20% 的防钻撞系统项目，这是测试和开发流程完善后的显著成果之一，表明其通过优化测试程序，在轻量化结构与效率提升方面取得了重大进展。
FLB GmbH 的客户对于这些改进赞不绝口。得益于材料表征与产品开发质量的提升，他们能够采用更加先进、轻便的部件，从而在提高汽车安全性和性能的同时减轻整体重量。