异种轻质金属铆接接头力学性能实验研究

随着轻量化技术的发展,诸如铝镁合金等轻质金属得以广泛应用,而铆接作为制作异种轻质金属结构件的主要连接方式,研究其疲劳性能具有重要的现实意义.本文首先介绍了AM60和AZ31镁合金铆接接头的成形过程,并制作了铆接接头实验样件.通过光学显微镜观察了铆接接头微观形貌,并通过扫描电镜分别观察了AM60和AZ31镁合金微观结构....     

凸模的铆接和接头尺寸的确定

凸模在模座中的固定形式有很多种,其中凸模铆在凸模固定板上的形式常被采用,尤其是凸模断面是异形时。当凸模断面不太复杂时,一般采用图1a的直通式铆接头;当凸模断面复杂时,一般采用图1b的台阶式凸模铆接接头。     

自冲铆接工艺参数对接头性能影响的研究

随着新能源汽车车身轻量化的发展,铝合金复合材料在车身上逐渐被采用。由于传统焊接不适用于铝合金材料的连接,自冲铆接技术在全铝车身上的应用得到了重视。自冲铆接技术是一种冷连接技术,多片材料无需预先穿孔即可连接在一起。因此,研究自冲铆接工艺的接头性能和质量对车身轻量化有着重要的意义。基于国内外自冲铆接技术的发展现状,综合评述了接头性能的评价参数,归纳了铆钉、凹模、冲头和板料工艺参数对接头性能影响的特点,分析了其关键作用和优先程度,可用于指导自冲铆接技术工艺的开发过程。此外,通过对国外根据工艺参数对接头几何性能和抗剪强度进行预测的方法的总结,分析了国内与国外在强度预测方面存在的差距,提出了我国自冲铆接技术进一步研究的方向。     

碳纤维复合材料铆接接头的失效行为和失效机理

对碳纤维复合材料(CFRP)铆接接头进行了剪切拉伸和正向拉伸实验,分析了CFRP铆接接头的连接强度和失效行为,讨论了铆钉的变形特点,揭示了CFRP铆接接头失效机理,并提出了一种可提高CFRP铆接接头强度的方法。结果表明:CFRP铆接接头剪切拉伸强度大于正向拉伸强度;CFRP铆接接头在两种载荷下的主要失效模式均是拉脱失效,提高CFRP铆钉孔的加工质量可有效提高接头强度。通过在铆出侧增加垫圈可延迟拉脱失效,提高CFRP铆接接头的拉剪强度70%以上。     

基于模糊RBF神经网络的异质材料铆接接头性能研究

针对异质材料之间的铆接接头普遍存在可靠性较低和连接性差的问题,采用模糊RBF神经网络方法,研究了钣金材料铆钉尺寸、冲头行程等工艺参数对接头力学性能的影响。将模糊RBF神经网络模型引入到分析模型,建立了钣金材料铆钉尺寸、冲头行程等工艺参数与接头的剪切力、剥离力强度等力学参数的映射关系,最终实现了铆接接头力学特性的预测。研究结果表明:相比于传统BP神经网络,模糊RBF神经网络模型的剪切强度和剥离强度相对误差均明显降低,基于模糊RBF神经网络的预测模型能够较准确地描述工艺参数与铆接接头力学性能之间的关系。     

飞机驾驶员座椅铆接变形的控制

介绍了座椅在铆接过程中为解决其铆接变形而采取的一系列措施。通过实际应用得到了一个综合的比较理想的效果，这在直升机及其它项目中对减少铆接变形有着一定的参考价值。     

22MnB5高强钢/7075铝合金热铆接冷模具淬火无铆钉铆接研究

针对目前车用22MnB5高强钢和7075铝合金板料在连接工艺上存在的问题,提出一种高强钢和铝合金异种材料车身零件的热铆接冷模具淬火（Hot riveting quenching, HRQ）无铆钉铆接工艺,利用22MnB5在高温下良好的成形性及易淬性,实现对22MnB5高强钢与7075铝合金的有效连接。通过建立HRQ无铆钉铆接的成形和淬冷有限元模型,证明了该工艺的可行性,使铆接后接头的高强钢具有全马氏体组织,保证了接头的强度。并从仿真和试验两方面研究高强钢铆接温度对接头尺寸颈厚值T_n、自锁值T_u的影响,发现在600～800 ℃区间内,T_n和T_u均呈现先上升后下降的趋势,T_u受温度影响更显著,两者均在700 ℃时获得最大值,表明700 ℃是高强钢板料的最佳铆接初始温度。     

胶层缺陷对胶接-拉铆搭接剪切接头力学性能影响研究

近年来胶接-拉铆技术在载运工具和航空航天等领域得到了广泛应用,而大型结构连接部件的制备过程会不可避免地在胶层内部产生局部缺陷,进而影响接头服役性能。以胶接-拉铆单/双搭接接头为研究对象,通过在胶层区域设置不同形式的人工缺陷,模拟胶层制备过程中产生的胶层内部缺陷,研究其对胶铆接头搭接剪切力学性能的影响规律。以6061-T6铝合金为基底制备胶接-拉铆接头试件,考虑单、双搭接试件形式,胶层内部预先放置不同厚度、面积、形状、位置的聚四氟乙烯缺陷片,对固化后的接头进行准静态拉伸破坏试验,并采用宏观观测和扫描电镜分析胶层失效表面宏观和微观样貌,从而对胶层内部缺陷对其失效模式影响机理进行评价。试验结果表明,接头主要失效模式为内聚失效,胶层中缺陷的位置、面积、厚度会对接头失效载荷以及失效强度产生不同程度影响,而缺陷的形状对接头力学性能影响不大。无缺陷的双搭接试件胶层失效载荷是单搭接试件1.62倍,单搭接试件胶层失效强度是双搭接试件1.24倍。有圆形缺陷的双搭接试件失效载荷是单搭接试件2倍,而失效强度没有受较大影响。基于现有试验结果,可以为实际结构设计中含胶层缺陷胶铆复合接头失效强度提供有效评估方法。     

飞机驾驶员座椅铆接变形的控制

介绍了座椅在铆接过程中为解决其铆接变形而采取的一系列措施.通过实际应用得到了一个综合的比较理想的效果,这在直升机及其它项目中对减少铆接变形有着一定的参考价值.     

轻量化薄板无铆钉铆接的力学性能及接头断裂机理

轻量化作为汽车节能减排的重要手段,得到世界各国的高度重视。目前车身大都采用多材料混用,而异质材料用传统电阻点焊难以形成可靠连接。无铆钉铆接技术是一种冷成形连接工艺,避免了接头热输入问题,通过材料的机械自锁作用形成有效接头。文章通过控制铆接行程,凸凹模直径等参数对不同材料匹配的铆接试样进行拉剪实验。结合成形过程中力-位移曲线,研究无铆钉铆接接头的力学性能及断裂机理。研究发现,拉剪过程中铆接试样出现三种断裂模式,即上层板铆钉压溃,界面断裂和下层板铆钉塑性变形。其中,发生下层板铆钉塑性变形断裂模式的试样表现出更高的拉剪强度和较好的吸能效果。对于界面断裂、上层板接头颈部发生开裂,接头拉剪强度取决于上层板侧壁厚度。     

依据各向异性分形几何理论的固定结合部法向接触力学模型

基于各向异性分形几何理论,考虑微凸体变形特点、表面微凸体承受法向载荷的连续性和光滑性原理,以及区分微凸体分别处于弹性、塑性变形时的一个微凸体实际微接触面积,建立固定结合部法向接触力学模型。采用二变量Weierstrass-Mandelbrot函数模拟各向异性三维分形轮廓表面。推导出划分弹塑性区域的临界弹性变形微接触截面积、结合部量纲一法向载荷、结合部量纲一法向接触刚度的数学表达式。数值仿真结果表明：当表面形貌的分形维数、分形粗糙度一定时,真实接触面积随着结合部法向载荷的增大而增大;结合部法向接触刚度随着真实接触面积、结合部法向载荷、相关因子或材料特性参数的增大而变大;当分形维数由1变大时,结合部法向接触刚度随着分形维数的变大而增大;当分形维数增加到趋近于2时,结合部法向接触刚度有时却会随着分形维数的增加而降低。结合部法向接触力学模型的构建,有助于分析固定接触表面间的真实接触情况。     

表面粗糙度对油套管特殊螺纹密封面性能的影响

以往对油套管特殊螺纹密封的数值模拟都是在光滑平面的基础上展开的,不能真实反映油管连接时载荷接触状况。运用蒙特卡洛法建立考虑粗糙度的油管密封面接触模型,分析表面粗糙度、接头母扣球面半径、内压载荷对油管密封面性能的影响。结果表明：同一过盈量下,密封面粗糙度越小,平均接触压力越小;母扣球面半径越大,密封面接触长度越长,贴合度越高;随着内压的增加,由于公扣密封接触面上的微凸体与锥面的接触次数逐渐增多,并且在相互接触的情况下,其弹性变形程度逐渐降低,而塑性变形增大,此时因接触长度增大,密封表面具有较好的密封性能。     

高速主轴/刀柄接口联结特性

高速数控机床主轴/刀柄接口的联结特性对机床精度和加工稳定性具有重要影响。以HSK-E63为研究对象,利用非线性有限元法分析高速数控机床主轴/刀柄的联结特性,系统地揭示出过盈量、夹紧力、转速对锥面接触应力及间隙的影响及其变化规律。研究结果为高速主轴/刀柄接口的设计和优化提供了理论依据。     

管内可控铰接柔性结构双层接触非线性力学分析

管内可控万向铰接柔性细长结构是超短半径侧钻水平井的特有结构。考虑可控万向铰结构中的机构问题、结构不连续和开槽不完整结构的三体两层接触问题,将空间梁单元、万向铰单元、刚性梁单元和梁梁接触单元相结合,建立了管内可控万向铰接柔性结构双重接触非线性有限元模型及数值计算方法。与有解析解的算例进行比对,计算结果吻合较好。通过对超短半径水平井造斜钻进时的柔性钻具进行力学分析,得到了柔性钻具受力变形状态、载荷传递规律及其与井壁之间的接触力分布规律。     

高压液动拉铆设备关键技术研究及设备研制

高压液动拉铆设备是环槽铆钉拉制成型的专用设备,论文主要研究了高压液动拉铆设备的关键控制技术,并进行了成套设备的研制.重点对工作过程中成型控制技术和系统可靠性进行了理论分析和试验验证,对设备结构设计和功能实现进行了详细介绍.     

计及弹塑性及硬度随表面深度变化的结合部单次加载模型

基于分形几何学理论和传统统计接触力学理论的无缝连接,考虑微凸体由弹性变形向弹塑性变形以致最终向塑性流动转化的过程,架构结合部单次加载模型。在此基础上,应用带一个随机相位的Weierstrass-Mandelbrot函数构建粗糙表面的微观几何学形貌。数值仿真曲线图显示,法向总接触载荷随着实际接触面积的增加而微凸弧式增加,在相同实际接触面积下,法向总接触载荷随着分形粗糙度的加大而变大;实际弹塑性接触面积占实际接触面积的百分率随着实际接触面积的增加而凹弧式减小;法向弹塑性接触载荷占法向总接触载荷的比例随着实际接触面积的增加而凹弧式减小,随着分形粗糙度的减小而变小;法向总接触载荷随着分形维数的加大经历首先增加然后减小,随后再增加最后再减小的2次循环过程;随着分形维数的增加,法向弹塑性接触载荷占法向总接触载荷的百分比先减小后增加;实际弹塑性接触面积占实际接触面积的比值随着分形维数的变大先减小后增加;忽略弹塑性变形的CEB模型会导致预测的法向接触力大于弹塑性模型,CEB模型法向接触力与弹塑性模型的相对误差为4.798%~56.58%。结合部单次加载模型可为粗糙表面弹塑性接触的精确求解提供一定的理论基础。     

弓网接触界面热效应与磨损量的数值模拟

在高速/强电流作用下,弓网接触界面摩擦磨损程度的量化是衡量弓网系统电能传输稳定性的重要技术指标。分析影响弓网接触界面磨损量的电流、速度、接触压力等定量因素,在COMSOL Multiphysics软件环境下,对这三个因素造成的弓网接触界面温度变化进行量化,间接反映滑动接触界面的摩擦磨损程度。运用该方法所得的数值模拟结果与试验分析的结果是一致的。     

机械结合面切向接触参数的织构效应分析

接触刚度和接触阻尼是表征机械结合面动力学性能的两个重要参数,而机械结合面的动力学性能很大程度上影响着整个机械系统的振动水平,因此对于接触参数的研究一直是相关学者关注的方向。介绍了一种测试机械连接界面切向接触刚度和接触阻尼的实验装置和方法,并将表面织构技术运用到机械结合面设计,通过实验测量分析初步探索了机械结合面切向接触参数的表面织构效应。     

油井管用特殊螺纹接头关键技术分析

介绍了国内外油井管特殊螺纹接头发展现状,对特殊螺纹接头的联接螺纹、密封面和抗过扭台肩3部分的结构和功能进行了分析,指出了研发时遵循的设计准则,提出了设计特殊螺纹接头时的具体过程和注意事项,为今后的研发奠定了基础。