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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于等效寿命的航空铆接疲劳特性试验研究

通过二级变幅载荷谱试验与Elber模型相结合分析搭接铆接结构疲劳特性,讨论铆接参数对疲劳断口特征及疲劳寿命的影响。结果表明:疲劳裂纹萌生于搭接板内的多个位置,裂纹源及断裂截面位置受铆接参数及疲劳载荷水平影响;对于较大铆接力下疲劳载荷影响更显著,使用基于Elber裂纹张开应力模型的等效裂纹扩展速率能较好反映铆接工艺及第二弯曲效应影响下的结构疲劳寿命;通常情况下增大铆接力有利于提高疲劳寿命,但其变化规律依赖于疲劳载荷的水平;Smax=100 MPa时,增大铆接力对于4 mm铆钉试件提高疲劳寿命效果显著,但Smax=150 MPa时,较高的铆接力会导致疲劳寿命的增益出现衰减。     

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。     

三明治结构压印-黏接复合接头的力学性能及失效分析

为研究泡沫金属作为压印-黏接复合接头夹层的可行性以及接头的力学性能,选取AA5052铝合金板和泡沫镍、泡沫铜以及泡沫铁镍进行压印-黏接复合连接,利用电液伺服材料试验机对接头进行拉伸剪切试验,利用扫描电镜对失效断口进行观察,分析接头的失效形式、失效载荷、能量吸收值及其失效机理。结果表明:泡沫金属夹层可以使压印-黏接接头静力学性能更加稳定,并且三明治结构压印-黏接复合接头的承载能力与泡沫金属的面密度呈负相关关系,失效位移与泡沫金属的面密度呈正相关关系,泡沫镍夹层三明治结构压印-黏接复合接头的能量吸收能力更加优异。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

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。