轻合金自冲铆微动磨损及疲劳性能研究

选择4组轻合金自冲铆进行疲劳实验,用扫描电子显微镜和能谱仪对其断口进行微动磨损机理分析,并系统地研究了接头疲劳寿命和失效形式的影响因素。结果表明,下板与钉腿区的微动磨损是导致下板沿纽扣断裂和铆钉断裂的主要原因,两板间的微动磨损是导致上板靠钉头断裂的主要原因;微动磨屑主要成分为金属板材氧化物,并对微动磨损起缓冲作用。增加板厚可提高接头疲劳寿命,且疲劳载荷较大时寿命提高更为显著;增加板强可提高接头疲劳寿命,且寿命提高程度受疲劳载荷影响较小。增加板厚使失效形式从上板断裂变为下板断裂,增加板强使失效形式从板材断裂变为铆钉断裂。     

1420铝锂合金自冲铆异质组合接头静力学性能研究

首先采用自冲铆(SPR)连接工艺对1420铝锂合金板(AL1420)分别与铜合金板(H62)、镀锌钢板(Q215)和钛板(TA1)的异质组合板材进行连接;通过剖面直观检测法分析接头成形质量并获得其最优铆接参数;同时对试件进行拉伸-剪切试验以研究其静力学性能.结果表明:采用自冲铆连接工艺可以实现对1420铝锂合金异质组合板材的有效连接;TA1-AL1420接头静失效载荷为6424.8 N,明显大于H62-AL1420接头(5304.0 N)和Q215-AL1420接头(5386.1 N);Q215-AL1420接头能量吸收能力更强,适用于对缓冲吸震性能要求较高的结构.     

粘接剂对1420铝锂合金压印接头疲劳性能的影响

压印连接以高效率、低能耗的优点在薄板材料连接中被广泛应用,但其连接强度相对较低,鉴于此,压印-粘接复合连接应运而生。本文以1420铝锂合金为原材料,制备了1420同种材料组合的压印接头及压印-粘接复合接头并进行对比。通过拉-剪静态力学试验测定两种接头的静力学强度及承载能力,通过拉-拉动态疲劳试验测定两种接头的动态疲劳性能,采用三参数法拟合疲劳寿命曲线,并对疲劳失效断口进行分析。结果表明:压-粘接头的静强度比压印接头提高了108.17%,接头承载能力提高169.63%。在短寿命区,两种接头均为颈部断裂失效;在中长疲劳寿命区,压-粘接头的疲劳寿命优于压印接头,压-粘接头疲劳断裂位置为压印点,压印接头疲劳断裂位置为下板。对疲劳断口进行SEM分析,发现两组疲劳断口均呈现韧性断裂与脆性断裂同时出现的特征。     

基于试验与数值模拟对比的钛合金压印接头研究

选取TA1钛合金进行同种板材单搭压印连接,选用ANSYS/LS-DYNA模块模拟压印连接的成形过程,对数值模拟的接头截面与试验接头截面进行对比分析。同时,对试验所得压印试件进行拉伸-剪切试验,观察其失效过程和失效模式。建立三维模型模拟压印试件拉伸-剪切试验过程。试验与模拟对比研究的结果表明:ANSYS/LS-DYNA模型可以形象直观反映被连接薄板在压印过程中的材料流动与变形情况,能较好的模拟压印连接的成形过程。拉伸-剪切数值模拟准确反映了试验过程中接头应力集中及应力分布情况。