自冲铆接头成形及力学性能数值模拟关键技术研究进展

自冲铆接仿真涉及复杂多体接触、材料失效和大变形,连接过程中基板经历复杂应力状态和应变路径,接头的力学性能仿真需要考虑成形历史因素,因此材料本构模型的构建和相关仿真技术影响模拟的准确性。为了推动自冲铆数值模拟技术的发展,综述了自冲铆成形仿真、接头精细模型拉伸仿真和接头简化模型仿真的研究进展及存在的问题。针对自冲铆成形及接头拉伸特性,总结了材料本构模型构建时需要考虑的关键因素。提出了纤维增强复合材料/金属自冲铆接头拉伸仿真建模方法,并通过试验验证了模型的有效性。最后,针对仿真中亟待解决的问题,展望了自冲铆数值模拟的研究方向。对自冲铆接数值模拟研究和应用具有重要的参考价值。     

单搭自冲铆接头谐响应分析

利用三维ANSYS有限元软件对单搭自冲铆接头建立了有限元模型,并对该模型进行模态分析以获得其自由振动时的固有频率,在模态分析的基础上进行了不同加载位置的谐响应分析,对比了同一加载位置时不同节点响应幅值的变化及不同加载位置时同一节点的响应幅值变化发现,由于节点所处位置不同及自冲铆接头的振型不同,其最大响应幅值发生在不同固有频率处;距离加载位置越近其响应幅值越大;节点响应幅值随距离固定端的距离增加而成增长趋势。     

轻型车身自冲铆接头拉伸剪切实验的研究

自冲铆接是一种很有潜力的连接工艺,尤其对于轻型材料(轻合金、复合材料等)的连接。文中对2 mm厚铝合金板5052的自冲铆连接试件进行了研究,分析了整个铆接过程;采用有限元分析软件ANSYS分析了自冲铆接结构;利用AG-IS力学实验机对铆接试件进行了拉伸剪切实验,通过8组实验数据分析对比,分析了铆接试件的断裂形式;客观地评价了自冲铆连接技术对汽车轻量化制造的重大意义。     

铝合金板材自冲铆接头的疲劳性能分析

介绍了自冲铆是一种无需预钻孔的薄板新型连接技术及自冲铆的工艺特点。参照国家标准疲劳试验方法,针对5052H32铝合金板材单搭自冲铆接头进行了疲劳试验,测得其疲劳强度为45．9MPa。分析了自冲铆接头的疲劳失效机理,发现微动磨损是导致其失效的主要原因。     

铆速对SPR自冲铆接接头成形性能的影响

针对低碳钢340和铝合金6000的异种金属SPR自冲铆接接头,利用板材-铆钉-设备的设计思路,计算并选择合适的铆钉和铆接设备。采用五种不同的铆接速度进行该种接头的自冲铆接试验。观察各铆速下接头的截面成形形貌,并测得铆速增大时,接头底切量增大,底部厚度和剩余厚度均减小。通过测试接头的拉剪强度、脱落强度,发现两者均随铆速的增大而增大,且脱落强度增幅较小。接头失效形式主要为自锁失效和板材失效两种。铆速对接头成形性能的影响机理,主要由冲压载荷峰值变化和应变速率变化两方面组成。载荷峰值越大,接头成形性越好;应变速率越大,板材加工硬化程度越高且断裂应力越大。     

异种材质自冲铆接接头成形质量研究

以汽车零/部件常用材质双相钢和铝合金的自冲铆接接头为研究对象,采用Simufact.forming有限元模拟仿真软件建立双相钢DP600和铝合金AA6061的自冲铆模型,按基板的不同叠放顺序和铆钉规格进行自冲铆接数值模拟。通过分析铆接接头的钉头高度等参数,找出了铆钉长度和基板的叠放顺序对上下2种叠层材料自冲铆接过程及接头连接质量的影响规律。结果表明:DP600和AA6061为基板的自冲铆接模拟仿真试验中,铆钉长度为6.0 mm时的连接质量最优;铆钉相同而基板叠放顺序互换时,上层为DP600和下层为AA6061的铆接接头质量优于基板叠放顺序互换的铆接接头质量;铆钉长度在一定范围内增大可提高自冲铆接接头的自锁性能,提升自冲铆接接头的质量。     

SPFC440钢/5052铝自冲铆接头与胶铆复合接头腐蚀性能对比

为研究SPFC440钢与5052铝合金自冲铆接头的腐蚀性能,分别制备了自冲铆接和胶铆复合两种接头。通过对不同腐蚀时长下的两种接头试样进行疲劳性能测试,分析了粘胶剂对铆接接头腐蚀疲劳性能的影响,并对疲劳断口、裂纹扩展进行SEM和EDS检测。结果表明：粘胶剂的存在不仅提高了接头强度,还保护了金属界面,减小了电偶腐蚀的影响;随着腐蚀时间的增长,复合接头的最大静载荷值不断减小,自冲铆接接头最大静载荷先增大后减小;复合接头的拉伸失效模式与自冲铆接接头的失效形式相似;自冲铆接接头的疲劳裂纹主要集中在下板料的铆钉周围,复合接头主要为下基板的断裂;铆钉与下板相互接触区域以及两板间接触面出现了严重微动磨损。     

基于ANSYS/FE-SAFE的单搭自冲铆接头的疲劳分析

采用有限元分析软件ANSYS建立单搭自冲铆接头模型,对接头进行静力分析,在此基础上结合ANSYS/FE-SAFE,基于正弦激励载荷,对单搭自冲铆接头的疲劳寿命和安全系数进行了分析,得出自冲铆接头的最大应力位置与疲劳破坏位置一致,均为上板与铆钉头接触的部位。从安全系数云图中可得到工作安全系数大于许用安全系数,满足条件要求。用ANSYS/FE-SAFE软件来进行疲劳分析可以为下一步研究提供一定的参考。     

粘接剂对酸性环境中自冲铆接头静力学性能的影响

以AA5052-AA5052自冲铆接头（MJ）和AA5052-AA5052粘-铆复合接头（ZM）为研究对象,0.02 mol/L的NaHSO3溶液作为腐蚀液,通过干湿周浸实验、静力学测试和能谱分析,对失效载荷、失效形式以及形貌变化进行分析,对比两组接头的静力学性能。结果表明：粘接剂的使用,对接头静强度有一定的促进作用;由于腐蚀产物的影响,接头静强度均呈现先减小后增大的趋势;粘接剂减小接头的能量吸收值,腐蚀时间对接头缓冲吸震的能力未产生较大影响;MJ失效形式均为T型失效,ZM分为T型和C型失效,接头失效形式也受粘接剂的影响;板材表面成分和铆钉腐蚀后也发生明显变化。     

铝合金自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演模型

基于材料塑性变形虚功原理并结合上限定理,展开自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演分析.以成形接头几何特征参数(钉脚张开度、铆钉几何尺寸参数、被连接材料的厚度)、铆钉和被连接材料力学性能参数以及冲头与铆钉的接触面接触条件为反演计算模型的控制量,建立最大冲压载荷的反演计算模型;同时,针对多种铝合金自冲铆成形开展最大冲压载荷的验...     

硬质聚氨酯泡沫塑料芯材与夹层结构的研究

研究了发泡原料选择和发泡工艺参数对硬质聚氨酯泡沫塑料的性能及质量的影响,指出发泡填充系数和密度是决定泡沫芯材与夹层结构性能及应用领域的关键因素,说明了聚氨酯泡沫夹层结构具有较好的环境协调性。结果表明,泡沫芯材密度的增加可明显改善芯材的力学性能,采用聚醚组料、体积填充系数为3～4时,芯材综合性能较佳。     

闭孔泡沫铝夹层结构应用技术研究

以孔隙为特征的超轻型金属结构具有特殊的物理和机械性能组合,如轻质和高比强度的结合,正成为当今研究的热点。轻量化的需求使得具有更高比强度、比刚度的泡沫铝成为发展的重点。文中针对闭孔泡沫铝夹层结构进行应用技术研究,解决了采用该结构代替铝合金7075制造某天线安装板的技术问题,在满足力学性能的情况下实现了天线安装板减重54%。     

泡沫铝夹芯结构汽车顶板的研究

为了提高汽车的环保性、安全性,以某汽车顶板为设计原型,以轻量化为约束条件,设计泡沫铝夹芯结构汽车顶板。然后,利用Ansys软件对两种结构汽车顶板的静态性能和高空坠物、倾翻安全性做仿真分析。结果表明,泡沫铝夹芯结构汽车顶板与原型结构汽车顶板相比,其质量减轻了32.68%,静态载荷作用下的最大应力和最大位移均减少20%,高空坠物、倾翻试验中,最大应力分别减少5.92%和27.78%,最大位移分别减少35.91%和20.67%,表明泡沫铝夹芯结构汽车顶板不仅实现了汽车轻量化达到了节能减排的目的,而且提高了汽车的安全性。     

类蜂窝夹层结构振动特性分析及应用研究

对新型类蜂窝夹层结构进行了振动特性研究,运用Hoff理论对类蜂窝夹层结构进行振动特性分析,计算类蜂窝夹层结构在四边简支边界条件下的振动固有频率方程解.并用有限元软件ABAQUS进行振动模态分析与理论值进行对比,结果表明误差保持在10％以内,吻合度较好,检验了理论公式的可行性.在此基础上研究类蜂窝夹芯壁厚和面板与夹层板厚...     

铝合金铆接件疲劳损伤的影响因素分析

铆接在航空等结构中的应用非常广泛,而疲劳损伤是影响其使用寿命的主要因素。在铆接件疲劳试验基础上,以有限元软件ANSYS Workbench为平台,分析了铆接件模型的应力状态,研究了铆钉排列位置、接触面摩擦系数、过盈量对构件应力场分布的影响,预测了疲劳裂纹可能萌生的位置;其研究结果为铆接件的抗疲劳设计提供参考。     

整体壁板结构纵向连接接头的应力分布研究

纵向连接接头是影响机身整体壁板结构的安全疲劳寿命的关键部位,因此本文设计了一种适用于机身整体壁板纵向连接的阶梯状两台阶铆接接头结构。文中应用ANSYS软件建立阶梯状两台阶铆接接头结构的三维非线性有限元模型,进行静强度有限元分析,得到接头结构上的精确应力分布,确定各铆钉孔边危险点处的应力集中系数,对接头结构的疲劳性能分析有着重要的参考基础,为纵向连接接头的设计及综合验证提供科学依据。