基于试验和数值模拟的铝合金压印连接研究

对压印连接的工艺过程和接头性能进行了研究.对铝合金板进行了压印连接,对压印接头进行了微观组织分析、拉伸—剪切试验和疲劳试验.建立了铝合金板压印连接过程的有限元模型,并由模拟连接过程得到接头截面的2D模型.然后由2D模型形成压印接头的3D模型,并采用3D模型进行拉伸—剪切试验和疲劳试验过程的模拟和分析.试验和模拟结果表明:压印连接过程中材料的强度值提高;压印接头的疲劳性能较好,疲劳极限约为接头最大拉剪强度的70％.     

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。     

压印接头强度的有限元模型及理论计算方法

建立了压印接头拉剪强度模型并提出接头强度的理论计算方法。建立了压印连接成形的二维模型,模拟压印成型过程并分析金属流动规律,模拟结果与试验结果一致。由压印连接过程的模拟结果得到压印接头的三维模型,由此三维模型模拟接头的拉剪过程,得到接头的载荷-位移曲线和失效形式,模拟结果与试验结果一致,求解误差为3.4%。根据压印接头拉剪的两种失效形式(颈部断裂失效和上下板分离失效),提出了压印接头的理论计算公式。并由12种压印接头对计算公式进行验证,求解结果与试验结果吻合,最大强度误差为8.9%。     

威布尔分布在齿轮减速器可靠性建模中的应用

应用威布尔分布理论导出了二级直齿圆柱齿轮减速器的一种寿命可靠性模型。这种可靠性模型建立在各主要传动零件可靠性威布尔分布的基础上，系统可靠性模型也是威布尔分布。减速器的可靠性用系统寿命来表示，即全部零件的９０％幸存概率，是以各个零件相应的寿命为根据的。当给定可靠度时，载荷寿命的变化用指数关系来描述。     

粘接剂对自冲铆-粘接复合接头强度的影响及数理统计分析

以自冲铆接和自冲铆-粘接复合接头为对象,采用数理统计分析检验实验数据合理性,进而对比不同材料组合及连接方式来分析粘接剂对自冲铆接接头强度的影响.实验表明,自冲铆接的剪切强度比剥离强度高;粘接剂对异种材料组合(硬质材料置于上板)自冲铆接的影响较同种材料组合自冲铆接更显著;异种材料组合(硬质材料置于上板)自冲铆-粘接复合技术,采用胶层厚度为0.1mm时,可获得有效的连接结构且具有良好的承载能力;T型异种材料组合压印连接吸震、缓冲效果更好.     

压印接头力学分析及预成角对接头强度的影响研究

从宏观和微观两方面对压印接头强度进行了研究,通过对压印连接拉伸过程动态模拟和在显微镜下观察到的裂纹形成的主要位置,分析了拉伸过程中裂纹的萌生、扩展直至整个压印接头颈部断裂的过程;对压印接头进行了显微组织分析,得出薄板经冲压后产生了加工硬化现象,接头强度得到提高.提出了预测压印接头最大破坏力的公式,对生产中模具的选取及样品强度的预测具有一定的指导意义.同时,对不同预成角度的压印连接试件进行了拉伸试验,得出0°压印接头能够承受的拉伸破坏力最大,且预成角越大,压印接头能承受的破坏力越小.     

夹层结构自冲铆接头疲劳性能的研究

以不同泡沫金属为夹层进行自冲铆接头疲劳试验,采用二参数威布尔分布检验疲劳数据,并拟合各组试样的S-N曲线。用扫描电子显微镜观测不同疲劳区接头的典型疲劳断口,分析裂纹萌生形式,研究接头在不同应力下的失效机理。结果表明:以泡沫镍为夹层的接头疲劳寿命明显优于泡沫铁镍为夹层的接头;泡沫镍在微动过程中迁移流动能力较强,在磨屑床中起第三体润滑承载作用;接头的疲劳裂纹萌生于接头的铆接点下板或铆孔中心的下板一侧区域;铝合金疲劳源区晶粒滑移呈不均匀性,疲劳裂纹萌生于金属夹杂物、第二相处;接头的裂纹扩展区可观察到大量密集分布的疲劳条带,并伴有较深的二次裂纹;在瞬断区,铝合金自冲铆接头呈韧窝形貌。     

基于可靠性分析的主轴优化设计

基于Workbench软件对加工中心主轴静刚度进行研究。在静力学分析基础上,以主轴质量为约束条件,对主轴进行了静刚度优化设计;在考虑主轴尺寸、载荷、材料性能以及轴承刚度等参数随机分布的情况下,利用概率统计的思想对优化后的主轴进行了six sigma可靠性分析。结果表明,优化后主轴刚度提升17.5%,满足使用要求;可靠性灵敏度分析表明外载荷、轴承刚度以及主轴外径的随机变化对主轴刚度影响较大;优化后的主轴可靠度达到100%,安全可靠。     

钛合金薄板不同连接方法的拉剪和疲劳性能

以钛合金板材为对象进行压印连接、自冲铆接和电阻点焊连接,对这三种接头进行拉-拉疲劳试验,比较其疲劳性能.结果表明,电阻点焊接头的静力学性能远高于另外两种接头.压印接头和自冲铆接头的疲劳性能较好,其中在长寿命循环时压印接头的疲劳性能更有优势.以200万次为疲劳极限时,三种接头可承受疲劳载荷顺序为压印接头最高,自冲铆接头其次,点焊接头最低.分析是由于点焊接头的热影响区性能差,残余应力叠加等原因造成.而压印和自冲铆接头内部存在板材间隙等,在疲劳加载过程中存在相对滑动和一定的形变量,起到缓解应力集中的作用,因此接头的疲劳性能较好.