黏接剂对DP780和TA1自冲铆接头力学性能的影响

以镀锌DP780高强度钢-钛合金TA1自冲铆接头和镀锌DP780高强度钢-环氧树脂黏结剂-钛合金TA1黏铆复合接头(黏接-自冲铆接)为研究对象,通过分析其载荷-位移曲线、截面成形参数、宏观失效模式,对比两组接头的力学性能。结果表明:黏铆复合接头平均静失效载荷和刚度系数比自冲铆接头分别增大29%、63%;内锁长度增加0.107 mm,残余底厚减小0.453 mm。黏铆复合接头宏观失效模式为铆钉腿拉脱断裂、胶层混合破坏,自冲铆接头失效模式为铆钉腿拉脱断裂。     

泡沫夹层对自冲铆接头力学性能的影响

为探究泡沫夹层对自冲铆接头力学性能的影响,制备以AA5052铝合金为基板,泡沫镍、泡沫铜为夹层的自冲铆接头;通过拉伸-剪切试验研究接头的静失效载荷、失效位移及能量吸收能力,分析接头的失效形式及宏观失效机理;运用MATLAB对接头的静失效载荷和失效位移进行分析。结果表明:泡沫夹层对接头的成形质量影响显著,可增大接头的钉脚张开度,改善应力分布;1 mm泡沫镍夹层使接头静失效载荷增加8.9%;随着泡沫镍夹层厚度的增加,夹层结构自冲铆接头的抗拉强度呈降低趋势,但能量吸收值相对提升;泡沫铜夹层相对降低了接头的失效位移和能量吸收值,且其厚度对自冲铆接头的静失效载荷影响显著,泡沫铜夹层越厚,接头静失效载荷越低。泡沫夹层结构自冲铆接头的失效模式为铆钉脱离下板。     

复合材料/铝合金黏接-自冲铆接头力学性能

为探究碳纤维复合材料黏接-自冲铆复合接头力学性能,对厚度为1.5 mm的碳纤维复合材料及5052铝合金板材分别进行自冲铆接,结合dp460环氧树脂黏接-自冲铆复合连接及黏接3种不同工艺制作单搭式接头,通过剖面直观检测分析法对接头成形进行质量评价,由拉伸-剪切试验获得各组接头的静破坏载荷及失效位移,并计算相应能量吸收值。结果表明:黏接-自冲铆复合连接工艺可以实现对碳纤维复合材料与5052铝合金板材的有效连接,其复合接头静破坏载荷比自冲铆接接头增加160%,为5 425.2 N;与黏接接头相比,黏接-自冲铆复合接头能量吸收能力更强,是前者的2倍;失效模式为在铆接位置发生纤维层断裂,黏接处发生混合破坏,搭接区域的5052铝合金板上出现纤维层残留;失效机理为铆钉刺入破坏纤维材料的连续性,在黏接剂的作用下断裂的纤维层黏接在上板并与下板分离。     

碳纤维板材与轻合金板材自冲铆接头性能研究

为探究用自冲铆接技术连接碳纤维复合材料与轻合金板材的可行性以及接头的静力学性能,选取碳纤维增强复合板(CFRP)与AA5052铝合金板(5052)进行自冲铆接试验,分析接头的成形质量,利用电液伺服材料试验机对接头进行拉伸-剪切试验,分析接头的失效形式、失效载荷以及能量吸收值。结果表明:用自冲铆接技术连接碳纤维增强复合板与铝合金板材时,应使用碳纤维材料作为上板;CFRP-5052自冲铆接头的失效形式均是上板材料纤维丝的断裂以及层间开裂,并且上板厚度越大,失效载荷以及能量吸收值越大。     

自冲铆接头钉脚张开度预测模型及计算方法研究

钉脚张开度是自冲铆接头成形质量评价标准之一,决定接头的力学强度。为验证自冲铆接头钉脚张开度的预测公式及计算方法,以6组不同工艺参数的自冲铆接头的载荷-行程曲线确定铆钉脚由刺穿转为扩张的关键点,得到关键点位移和总位移,结合铆接工艺参数得到钉脚张开度的预测值。结果表明:自冲铆接头钉脚张开度与板材厚度、板材强度、铆钉尺寸、铆钉硬度和模具尺寸有关;6组试验结果与预测结果误差均值在4.3%以内,表明预测公式和计算方法能很好预测自冲铆接头钉脚张开度数值,可实现钉脚张开度的在线无损检测。     

夹层结构自冲铆接头的腐蚀行为及力学性能

通过盐溶液周期浸润腐蚀试验,研究以AA5052铝合金为基板的泡沫铁镍夹层结构自冲铆接头的耐腐蚀性能,并用扫描电镜观察接头的腐蚀产物,再对各腐蚀时间的接头进行拉伸-剪切试验,探究夹层结构自冲铆接头的腐蚀行为,并揭示腐蚀对接头力学性能的影响。此外,总结了周浸腐蚀对接头能量吸收能力的影响规律。结果表明:不同腐蚀时间接头的拉伸失效模式变化的原因与其内部的腐蚀行为相关;接头的残余抗剪强度随周浸腐蚀时间的增加呈先增加后递减的趋势,失效位移和能量吸收值在周浸腐蚀前30 d先减小再增加,而30 d以后逐渐减小,这主要是受接头内部界面上腐蚀产物形貌演变的影响。     

非金属夹层三明治结构自冲铆接头力学性能

为探究非金属材料作为自冲铆接头夹层的力学性能,选取1.5 mm的5052铝镁合金为上下基板,分别以厚度为1mm的CFRP、1 mm的PC及0.1 mm的PET为夹层材料制备单搭式自冲铆接头,对各组接头沿子午线剖面进行成形质量评价,用MTS电液伺服材料试验平台对接头进行拉伸-剪切试验,分析最大破坏载荷与能量吸收值,对接头破坏位置进行SEM电镜扫描,分析其破坏形式。结果表明:自冲铆接技术可对非金属夹层三明治结构进行有效连接,接头破坏形式均为铆钉拉脱、铆扣结构破坏、内壁刮痕;夹层材料为PC板时,接头内锁结构更好,其破坏载荷及能量吸收值均优于以CFRP、PET为夹层材料的三明治结构自冲铆接头。     

钢-铝异种金属自冲铆接头酸性环境下的失效行为分析

以摩尔浓度为0.02 mol/L的NaHSO_3溶液为腐蚀溶液进行钢(DP590)-铝(AA5052)异种金属自冲铆试件干湿周浸腐蚀试验,通过腐蚀动力学和静力学测试,研究自冲铆接头在酸性腐蚀环境下的静强度,并分析接头失效机理。结果表明:随腐蚀周期的延长,试件质量损失和腐蚀速率均呈先增大后减小趋势,板材与铆钉腐蚀程度不断加重;试件接头失效形式主要有3种(L、M和N形),其对试件静强度影响较大,M形失效试件静强度值远大于其他两种;失效位移对试件能量吸收值影响显著,M形失效试件能量吸收值最小。     

含泡沫金属夹层的自冲铆接头力学性能研究

为研究含不同泡沫金属夹层的自冲铆接头的力学性能,在自冲铆接头中加入厚度相同的泡沫镍和泡沫铁镍夹层。对接头进行拉伸-剪切试验、电镜扫描和能谱分析,讨论影响自冲铆接头力学性能的各种因素。结果表明:泡沫金属夹层的加入可以影响SPR接头的内锁效果,对SPR接头的成形质量起到了积极的作用。加入泡沫铁镍的接头有效提高了峰值载荷,而泡沫镍夹层的加入可增加接头的最大破坏位移和能量吸收值。     

胶接点焊接头断裂失效过程的仿真分析

建立点焊接头拉剪过程的GTN模型,以及胶焊接头拉剪过程的GTN/内聚力仿真模型,分析两种接头的断裂失效特性;开展胶接点焊工艺和单向拉伸试验。结果表明:点焊接头峰值载荷为14.348 75 kN,胶接点焊接头峰值载荷为17.689 35 kN,仿真与拉剪试验的载荷-位移曲线吻合度较高,验证了仿真模型的可靠性;胶焊接头在拉伸初期胶层和焊点共同承载,随后搭接区边缘的胶层先断裂失效,胶层应力峰值向焊核中心扩展,待胶层完全失效后,外载荷仅由焊核承担;随着位移增大,焊核与基板交界应力集中处的孔洞汇聚成裂纹,并沿周向扩展,最终发生焊核拔出失效。     

钢/铝异质组合自冲铆接头在周浸腐蚀试验中的性能研究

为研究钢/铝异质组合自冲铆接头在盐溶液周浸腐蚀试验中的性能变化,对DP590-5052(D-5)组和DP590-7075(D-7)组自冲铆试样进行盐溶液周浸腐蚀试验,并采用质量损失法和力学试验测试腐蚀前后接头性能的变化情况。研究结果表明:腐蚀试验前后,两组试样均有质量损失,随着腐蚀时间的增加,质量损失逐渐增大,腐蚀速率逐渐变缓;D-5组相对D-7组腐蚀破坏程度更明显,且对于样片,搭接区域的腐蚀破坏程度均大于样片其他区域,甚至下板铆接区域会被腐蚀出空洞;D-5组和D-7组的失效载荷值在下降前都有一段上升趋势,但D-7组失效载荷值降低程度较小;D-5的能量吸收值呈先上升后下降的趋势,而D-7呈一直下降的趋势;D-5组在0 h出现明显的刮痕,经腐蚀后下板被撕裂,并在撕裂断口处看到大量韧窝;D-7组则在腐蚀1 080 h内均有刮擦痕迹,随着腐蚀的增加,刮擦痕迹更明显,当腐蚀到720 h和1 080 h时,部分试件上会看到下板撕裂后呈韧窝状。     

铝合金压印连接运行工况图与微动磨损

通过对AA5182压印连接,制备一批压印连接试件,一部分用于静拉伸试验,平均失效载荷值为1 449 N,失效形式均为颈部断裂。另一部分用于微动试验,施加最大载荷力为1 350 N,应力比R=0.1,试件失效形式均为上板断裂,断裂方向垂直于加载力方向,断裂位于接头边缘处。对微动试验的运行工况图分析,可得:微动初期F-D曲线呈椭圆形,张开型,有明显弹塑性变形,材料刚度增加较快;循环次数逐渐增多F-D曲线呈近似直线型,塑性变形减弱,弹性协调为主,材料刚度增加减缓。     

超声冲击对铝合金MIG焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声疲劳试验和超声冲击试验,探究A7N01P-T4铝合金焊接接头未冲击和冲击后疲劳试样超高周疲劳性能,利用高分辨扫描电镜对失效断口进行观察。结果表明:冲击后试样超高周疲劳寿命相对于未冲击试样有显著提高,两条曲线均连续下降,当循环周次为2×106周时,未冲击试样疲劳强度为69.30 MPa,冲击后试样疲劳强度为97.72 MPa,提高了41.0%;未冲击试样疲劳裂纹从焊趾表面萌生,冲击后试样焊趾处表层组织得到强化,裂纹从焊趾转移至焊缝表面萌生;两组扩展区形貌均主要以穿晶断裂为主,伴随大量的撕裂棱,局部观察到沿晶形貌,为典型的解离断裂特征,瞬断区观察到大小不同的韧窝,为韧性断裂特征。