铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能及失效机理分析

为深入研究铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能和失效机理,本文选取铜合金H62同种组合及与镀锌钢的异种组合进行单搭及T型试件压印-粘接复合连接,借助MTS材料试验机对试件进行拉伸-剪切试验及剥离试验,采用SEM扫描电镜对典型失效断口进行微观分析,分析试件的失效强度及失效模式,测试铜合金压印-粘接复合连接接头的静力学性能,结果表明:铜钢板压印-粘接复合连接的抗剪切强度远优于抗剥离强度,且其接头强度主要由粘接剂决定,失效模式取决于压印结构成型情况.H62-H62压印-粘接复合接头的抗剪切力强度均值为5 021.52 N,抗剥离强度均值为943.05 N,接头为拉脱失效伴随轻微擦伤;H62-镀锌钢压印-粘接复合接头的抗剪切强度为H62-H62接头的1.2倍,失效模式为颈部断裂;抗剥离强度为H62-H62接头的2.3倍,接头为"上板撕裂"失效.     

点焊、胶接和胶焊连接性能比较分析

基于点焊、胶接、胶焊连接果,进行不同形式连接的性能比较分析,分析其主要力学特性如连接强度、力-位移曲线、应的剪切拉伸试验,并采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立各个连接的有限元计算模型.而后运用试验和仿真结果总结其力学规律.     

基于摩擦搅拌盲铆接的车辆骨架高强度钢-铝板连接刚度计算模型

基于摩擦搅拌盲铆接的被连接件刚度计算模型,对钢-铝混合车身摩擦搅拌盲铆接连接的问题进行了研究.首先对某城市电动客车骨架钢-铝连接进行了合理简化,然后基于板件压应力非均匀分布模型推导了被连接件轴向刚度的理论计算模型,并通过有限元仿真对模型进行了验证,最后基于导出的刚度计算模型分析了钢-铝搭接形式、板件材料属性、板件及铆钉几何参数等因素对连接刚度的影响.结果表明:所提出的刚度计算模型可以方便地用于钢-铝摩擦搅拌盲铆接的连接刚度计算和分析,对基于摩擦搅拌盲铆接的钢-铝混合车身骨架的连接设计,有重要的理论参考意义.     

温度对车身钢铝胶铆连接结构热应力变化的影响

针对车身结构在涂装过程中温度变化对钢铝胶铆连接结构的影响,研究了影响结构热应力的主要因素.在钢、铝、粘接剂的单向拉伸试验和热膨胀试验基础上进行钢铝胶铆连接结构高温热膨胀试验,获得了钢板、铝板表面的应变值.建立了钢铝胶铆连接结构热膨胀有限元仿真模型,通过试验验证了仿真模型的有效性.分析胶铆结构在升温、保温、降温过程中的应...     

铝锂合金/FM94胶接接头内聚力模型参数识别

为了正确预测铝锂合金/FM94胶接接头的强度与失效特征,采用ABAQUS软件建立胶接接头的内聚力仿真模型. 针对内聚力模型关键参数的确定问题,利用材料力学和断裂力学相关理论推导I、II型断裂失效形式下断裂能的计算公式;通过实验测定FM94胶接铝锂合金标准双悬臂梁（I型失效）和三点弯曲试样（II型失效）的力-位移曲线,计算并确定不同失效模式下的内聚力模型参数;采用三角形内聚力理论模型和所确定的模型参数进行双悬臂梁标准试样、三点弯曲标准试样及单搭接接头的强度与断裂失效过程的数值仿真. 结果表明：仿真结果与实验数据较一致,在不同加载速率下断裂载荷最大误差为4.4%,断裂位移最大误差为3.8%,验证内聚力模型参数确定方法合理,模型参数正确.     

AL5052铝合金板平压重塑形连接试验

为了实现铝合金板的有效连接并降低连接点凸起的高度,研究了一种平压重塑形连接的工艺。通过分瓣式模具产生无铆连接点,再采用一个平整的模具和一个带凸起的模具对连接点进行平压重塑形。通过剪切试验测得无铆连接点和平压重塑形连接点的剪切强度,并得到了连接点的能量吸收值、失效模式和相关尺寸参数等。研究表明,平压重塑形连接技术不仅可以降低连接点凸起高度,还有助于提高连接点的剪切强度和能量吸收值。平压重塑形连接技术通过增加连接点的颈厚值来增加连接点的剪切强度。     

航空用钛合金表面处理工艺参数优化

采用正交试验法对航空业最常用的钛合金Ti-6Al-4V表面阳极处理工艺参数优化进行了研究,得出的最佳工艺参数为:溶液浓度250 g/L,处理时间15 min,直流电压10 V,温度25℃.通过阳极化处理,在钛合金表面形成了一层褐色、致密、多孔的氧化层,增加了合金表面积,促进了胶接表面与胶层的机械咬合,增强了胶接强度.力学实验证明,胶接试样的剪切强度可达34.54 MPa.     

高强度热成形钢板冷却速率-强度-硬度预测

基于高强度钢板热成形平板模具分区冷却试验获得了淬火过程阶段冷却速度对机械强度-硬度的影响规律。采用量纲分析法建立了热成形材料冷却速率-机械强度-硬度指数模型,并验证了该模型的有效性。通过编制用户子程序将该模型引入自主开发的KMAS_HF软件平台中,实现了对典型U形热成形产品淬火后强度硬度的数值仿真预测。结果表明:该模型对热成形高强度钢淬火后机械性能仿真预测具有较好的适用性,为实现梯度硬度复合热成形工艺优化及产品性能分析提供了一种新的仿真分析流程。     

摩擦挤压焊接铝-钢接头的组织与性能研究

文章研究了LF5铝与A3钢摩擦挤压焊接工艺,该工艺已成功用于工业生产铝/钢电解电极。通过分析焊接工艺参数对LF5铝与A3钢接头金相组织、力学性能及导电性能的影响,获得了最佳的工艺参数。试验结果表明:摩擦挤压焊接形成的铝-钢接头的摩擦端面连接及螺纹挤压咬合连接提高了接头强度。通过该技术获得的焊接接头的导电性及力学性均能满足实际工业生产的要求。最优的摩擦挤压焊接参数是:旋转速度1 000 r/min,摩擦压力2.5 MPa,摩擦时间7 s,顶锻压力3.5 MPa,顶锻时间4 s。     

横向滚花装配凸轮轴连接强度理论分析与实验研究

横向滚花凸轮轴各部件的加工工艺参数是影响凸轮轴装配性能的关键要素.为了推导横向滚花连接静扭矩计算公式及与之相关的材料和加工参数,对横向滚花装配凸轮与轴管连接状态和失效形式进行分析.以某汽车发动机凸轮轴为例,根据推导公式和生产经验确定各参数并建立模型,利用ABAQUS软件对凸轮轴装配过程和静态破坏扭矩进行仿真分析;在相同参数下实现凸轮轴的加工与装配,利用扭矩实验平台对装配完成的凸轮轴进行静态扭矩破坏实验.在相同的参数下,理论计算、仿真分析和破坏实验的破坏扭矩分别为406.8,485.96,446.9 N·m,3组数值相差不大.因此,可以采用理论计算结合仿真模拟的方式,确定最优工艺参数组合,并通过实验验证进行新产品设计,从而减少设计工作量和设计成本,缩短产品研发周期.     

CFRP平-折-平胶接接头应力模型

以碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料平-折-平（FJF）胶接连接接头为对象,构造了圆弧段胶接梁单元,建立用于FJF胶接接头胶层应力分析的半解析模型,并与三维有限元模型胶层应力结果进行对比. 同时分析了胶层宽度和厚度对胶层应力的影响. 结果表明,利用半解析模型计算得出的胶层剥离应力和剪切应力分布与三维有限元模型获得的对应应力分布基本一致,搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力相较于三维有限元模型计算结果的误差绝对值分别为5.4%和3.7%,有着较好的计算精度. 搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力值在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而降低,在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低. 搭接区圆角胶层剥离应力和剪切应力值在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低,在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而增加. 该模型能够为碳纤维增强复合材料平-折-平胶接连接接头的应力分析提供一定的参考.     

环氧胶粘结刚性铺装的正交异性桥面板力学性能

为了研究环氧胶在钢-混组合板中作为粘结层的适用性,以无配筋的超高性能混凝土作铺装层的钢桥面板为对象,采用环氧胶层连接两种材料,并考虑钢板表面处理不佳的涂胶情况,通过试验测试施涂效果欠佳的钢混胶接接头的抗剪强度,并采用该种环氧胶的施涂方式,设计制作一个足尺桥面板试件,进行受弯加载试验. 测试试件的变形、结构不同位置的应变响应以及极限承载力等,记录钢混粘结层的失效状态,并采用有限元方法对失效前的钢与混凝土之间粘结层的受力进行分析. 结果表明:该种环氧结构胶作为无配筋刚性铺装钢桥面板的粘结层时,施工操作方便;钢板表面处理效果影响到粘结层的强度;即便在钢板表面处理不佳情况下涂刷环氧胶,也能很好地保证钢板与刚性铺装层之间的可靠连接,钢结构的材料屈服先于钢与混凝土之间环氧胶层的破坏;粘结层的纵向剪应力分布不均匀,在加劲肋与顶板交界处的应力大于其他位置;采用环氧胶粘结的刚性铺装桥面板具有较好的延性和较高的承载力.     

The Bonding Properties of Solid Steel to Liquid Aluminum

The bonding of solid steel plate to liquid aluminum was studied using rapid solidification. The relationship models of interfacial shear strength and thickness of interfacial layer of bonding plate vs bonding parameters ( such as preheat temperature of steel plate, temperature of aluminum liquid and bonding time ) were respectively established by artificial neural networks perfectly. The bonding parameters for the largest interfacial shear strength were optimized with genetic algorithm successfully. They are 226℃ for preheating temperature of steel plate, 723℃ for temperature of aluminum liquid and 15.8s for bonding time, and the largest interfacial shear strength of bonding plate is 71.6MPa. Under these conditions, the corresponding reasonable thickness of interfacial layer (10.8μm) is gotten using the relationship model established by artificial neural networks.     

一种测试胶体与钢质基体间粘结剪切性能的新方法

中国现行国家标准试验方法中的单层金属片搭接接头拉伸剪切试件,由于粘结区剪应力分布极不均匀,并在粘结面上产生很高的拉应力,试验结果不能真实反映胶体与金属基体之间的粘结强度,只能作为胶体质量的检验指标,不能作为强度条件使用。该文采用的组合圆盘粘结试件用于胶层粘结剪切性能测试时,胶层及结合面剪应力分布很均匀,均匀系数可达0.97以上;胶层端部引入圆弧面并对钢质基体进行倒角处理后,粘结面正拉应力可以降低到20 MPa以下,不致引起受拉破坏,因此组合圆盘的测试结果能真实反映胶体与金属基体之间的粘结剪切强度或剪压复合强度,可作为粘结构件承载力设计的强度条件使用。     

界面微结构对PA6/铝合金连接性能的影响

采用抛光或抛光-化学刻蚀对铝合金表面进行预处理,获得微纳米结构表面,再利用自制模具对铝合金与尼龙6(PA6)进行热压成型。用扫描电镜、激光共聚焦显微镜观察发现,硫酸刻蚀形成的微纳米结构表面有利于树脂在铝合金表面形成良好的机械互锁结构,实现PA6/铝合金优良的连接性能。力学性能测试显示,硫酸刻蚀后的PA6/铝合金连接试样拉伸剪切强度达到了19.1 MPa,界面粘结性能最优,比抛光后的连接试样提高了870%,其失效模式由界面失效变为内聚失效。     

Experiment and finite element analysis of micromilling force

For predicting the milling force in process of micromilling aluminum alloy, the law for micromilling force changing under different milling parameters was studied. The elastic-plastic finite elelent model of micromilling was found using general commercial software. During modeling, the Johnson-Cook＇ s coupled thermal- mechanical model was used as workpieee material model, the Johnson-Cook＇ s shear failure principle was adopted as workpiece failure principle, and the coupled thermal-mechanical hexahedron strain hybrid modules and serf-adaptive grid technology based on the updated Lagrange formulation were used to mesh the workpiece＇ s elements, while the friction between tool and workpiece obeys the modified Coulomb＇ s law that combines with the sliding friction and the adhesive friction. By means of finite element analysis, the law for micromilling force changing under different milling parameters was obtained, and the results were analyzed and compared. Finally micromilling experiments were carried out to validate the results of simulation.     

单搭胶/螺栓混合连接结构的应力分布与载荷分配

针对平衡单搭胶/螺栓混合连接结构及其对应胶连接、螺栓连接结构,通过逐步构建其各自对应的精确三维有限元分析模型的方法对比分析了三种连接结构的应力分布。首先构建了胶连接分析模型,其胶层应力计算结果与采用已有文献理论分析模型计算结果比较吻合,验证了计算模型的准确性;在上述模型基础上继而构建了胶/螺栓混合连接分析模型,对比分析了采用两种胶材料的混合连接相对于对应单种胶连接层应力分布的变化,并计算了混合连接胶层与螺栓的承载比例,发现采用酚醛树脂胶的混合连接与对应胶连接胶层应力分布几近一致,螺栓分载很少,而采用丙烯酸酯胶的混合连接胶层剪切应力得到极大程度降低且螺栓得到了较大分载;最后构建了混合连接对应的螺栓连接分析模型,比较了两者应力水平和应力集中程度,发现前者明显低于后者,混合连接胶层的加入有缓解连接孔边应力集中的作用。提出混合连接可采用低模量胶材料以使胶层与螺栓共同分载,从而达到比传统连接方式更好的连接性能。     

混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算方法

采用正交试验法设计钢聚丙烯混杂纤维高性能混凝土（简称 H PC ）深梁试件,通过静力试验研究混杂纤维H PC深梁受剪承载力计算方法。正交试验中考虑的因素主要有钢纤维特征参数（类型、体积率、长径比）、聚丙烯纤维体积率、水平及竖向分布钢筋配筋率等。结果表明：混杂纤维能改变无腹筋H PC深梁的受剪破坏形态;混杂纤维的掺入使得 H PC深梁的剪切初裂强度和抗剪极限强度明显提高,其平均提高幅度分别为45．2％和25．6％。将塑性理论应用于混杂纤维 H PC深梁受剪承载力计算得到了很好的结果,分析表明水平及竖向分布钢筋配筋率的大小对混杂纤维H PC深梁抗剪强度的影响不显著,但水平分布钢筋的作用大于竖向分布钢筋。分析了混杂纤维的增强机理,提出了基于“拉杆拱”模型和劈裂破坏计算模式的混杂纤维 H PC深梁受剪承载力计算式。     

高性能溶液型SBS压敏胶的研制

研究了影响ＳＢＳ 溶剂型压敏胶粘剂性能的因素,结果表明：溶剂和增粘树脂种类软化剂用量影响最大．实验所得制品在某些性能上（１８０°剥离强度 １１５０～１２７０ Ｎ／ｍ持粘力 ２７～５１ｈ）超过文献中同类制品值．     

混合结构变形曲线及动力特性研究

借鉴框-剪结构分析方法,基于协同工作原理,考虑混凝土梁与核心筒间刚域、混凝土核心筒的剪切变形、钢框架轴向变形以及钢柱与混凝土梁的半刚性连接的影响,建立了含刚度特征值的混合结构变形曲线方程。再将混合结构视为连续弹性无限自由度结构,建立自由振动微分方程,推导了混合结构的自振周期公式。通过图表分析了与刚度特征值有关的自振周期系数中各参数的影响。结果表明,刚域的存在减小了结构自振周期,核心筒剪切变形、钢框架轴向变形及梁柱半刚性连接使自振周期增大。