汽车薄壁构件是汽车车身的基本构件,在汽车碰撞安全中作为主要吸能部件。低速正面碰撞是城市被动安全事故中频率最高的事故,保险杠是低速正面碰撞过程中最主要的承载和吸能部件,而薄壁横梁是保险杠的的主要部件,薄壁横梁的性能好坏直接影响低速碰撞时整车其他零部件的完好性。本文以7003铝合金材料试验为基础,以7003铝合金薄壁管为研究对象,借助于有限元仿真软件,研究材料静态和动态冲击下的材料力学性能并对力学性能进行表征,并对薄壁管的变形、承载性能进行试验和仿真分析,最后针对不同截面形状横梁保险杠的低速正面碰撞性能进行分析和甄选。本文主要研究内容及结论如下:首先,对7003铝合金材料进行了静力学和动态力学试验,获得了光滑平板拉伸、缺口拉伸、剪切、拉剪和动态拉伸下应力-应变曲线和材料断裂特性。光滑平板拉伸试验得到了7003铝合金材料的基本力学性能;不同半径缺口拉伸试验得到了等效塑性断裂应变和抗拉强度随缺口半径变化的规律性;不同应变率下的动态拉伸试验表明了材料微弱的应变率敏感性以及抗拉强度和等效塑性断裂应变与应变率对数的线性关系。其次,用Johnson-Cook本构模型和扩展的Johnson-Cook损伤断裂模型表征材料力学性能,对不同应力状态和不同应变率试验进行有限元模拟,仿真和试验结果相吻合,证明了本文所建立有限元模型的正确性、材料本构模型的正确性以及该方法对材料在不同应力状态和不同应变率下的适用性。再次,通过铝合金薄壁管准静态三点弯曲试验和仿真分析进一步验证材料表征、损伤模型和仿真方法的正确性,同时通过对比分析薄壁管开孔前后诱导孔对薄壁管变形模式和结构承载力的影响,为铝合金薄壁管的结构设计等工程实际应用及仿真分析提供参考。最后,将7003铝合金的力学性能参数应用到汽车前保险杠20KM/h低速正面碰撞仿真分析中,通过变形模式和吸能性能对比分析“口”、“日”、“目”字型不同截面形状横梁的碰撞性能。为横梁的设计和材料的应用提供参考。综上可知,本文针对7003材料铝合金薄壁件在碰撞过程中的变形、承载以及吸能特性,研究材料在不同应力状态的静态和不同应变率下动态力学性能,拟合并用仿真方法验证了能够表征材料力学性能的本构和断裂失效模型,并通过薄壁管准静态三点弯曲试验和仿真对薄壁管的变形模式和结构承载进行分析,最后将其应用到不同截面形状横梁保险杠的低速正面碰撞仿真分析中研究横梁的变形和吸能特性。为7003铝合金薄壁类零件的安全设计和计算等实际工程问题提供参考。