Numerical modeling of self-pierce riveting—From riveting process modeling down to structural analysis

Self-pierce riveting (SPR) is becoming increasingly used in the automotive industry as a way to join materials of different nature. In this paper we focus on the numerical modeling of the SPR process and to the final assembly mechanical strength. The simulation of such a joining process requires contact between deformable bodies, plastic deformation, damage and fracture. The Forge2005^® finite element software enables to model large deformation of elastic–plastic materials for 2D and 3D configurations. A Lemaitre coupled damage model has been implemented to deal with damage during the process and fracture is modeled using the “kill element” technique. After a 2D simulation of the riveting process, it is possible to export the mechanical fields onto a 3D mesh and then to perform a 3D shearing test on the riveted structure. We can check the influence of the transfer of important mechanical fields, such as residual stresses or damage, on the final mechanical strength of the riveted specimen. The mechanical history of the rivet/sheet assembly undergone during the riveting process plays a significant role in the numerical prediction of the final strength of the assembly.     

电磁铆接各参数对线圈放电电流的影响

线圈放电电流是影响铆接质量的主要参数,而放电电流由众多参数所决定。利用通过有限元方法建立的电磁铆接电磁场耦合模型,系统地研究了各参数对线圈放电电流的影响。研究结果表明,放电电压、放电电容量、线圈匝数、系统电阻、驱动片材料、驱动片厚度和放电线圈与驱动片间隙对放电电流的幅值和周期均有较大的影响。通过线圈放电电流的分析,为电磁铆接成形参数的选择及工艺参数的设计奠定基础。     

实心铆钉铆接与螺栓连接强度对比试验研究

采用螺栓连接、实心铆钉铆接两种连接方式对钢板进行连接试验。对实心铆钉铆接进行了有限元数值模拟,得出合理的铆钉高度。对螺栓连接件与实心铆钉铆接件进行板料搭接及对接结构拉伸强度测试,结果表明:螺栓连接件的抗剪强度略大于实心铆钉铆接件的抗剪强度,螺栓连接件的抗剥离强度明显大于实心铆钉铆接件的抗剥离强度。     

一种铆接机械手的运动精度可靠性分析

介绍了一种六自由度工业机器人的运动精度可靠性分析方法。通过分析一种铆接机械手的结构,基于D-H坐标法,建立运动数学模型,并考虑加工和装配过程中尺寸误差和间隙误差的随机性,将结构参数和运动变量误差视为随机变量,建立运动误差模型,结合机构运动学和可靠性理论,构建机械手运动精度可靠性模型。通过算例,验证了该方法的可行性,为该类型工业机器人的可靠性设计和结构优化提供了一定的理论参考。     

粘接剂对复合材料/钢自冲铆接头力学性能的影响

为探究粘接剂对碳纤维增强复合材料(CFRP)与镀锌高强钢(DP780)自冲铆单搭接头力学性能的影响,通过自冲铆设备分别制备CFRP-DP780自冲铆单搭接头和粘铆复合自冲铆单搭接头两种不同试件,通过拉伸-剪切试验测试其接头的静力学性能并分析其接头的失效形式。结果表明:与自冲铆接头相比,复合接头静强度提高45.3%,能量吸收值降低9.1%;粘接剂使得粘铆复合接头的钉脚张开度、残余底厚和钉头高度分别减少了0.052、0.046和0.052mm;复合接头的失效形式,表现为胶层断裂,CFRP板撕裂,机械内锁没有遭到破坏。自冲铆接头失效形式为碳纤维板缓慢撕裂,上板与铆钉分离,机械内锁完好。     

铁路货车用拉铆销组装工艺及其应用研究

在铁路货车的整体结构中,车辆制动装置是不允许存在质量问题的,但是在实际使用中,往往因为连接失效,导致基础制动装置产生脱落的情况,这对于行车安全是巨大威胁。所以,铁路货车的连接就显得很关键。而在铁路货车连接中,拉铆销技术应用,可以将拉铆技术和圆销结构相结合,是目前铁路货车制动装置连接中的一种新技术。在具体的拉铆销组装中,需要做好研制过程的把握,做好结构尺寸设计,确保相关力学性能够和技术要求相对应。对此,本文以铁路货车的拉铆销组装工艺分析,研究这一组装技术工艺和应用对策。     

金属夹层对自冲铆接头强度和失效形式的影响

基于自冲铆技术,分别制备了铝-铝(A0)、铝-泡沫铁镍夹层-铝(A1)和铝-涂胶泡沫铁镍夹层-铝(A2)的3种自冲铆接头.为研究泡沫金属夹层以及涂胶泡沫金属夹层对自冲铆接头强度及失效形式的影响,通过力学试验测试接头静力学性能,从宏观角度分析接头失效形式,并采用扫描电子显微镜(SEM)对接头失效断口进行微观分析.研究表明...     

轮毂轴承单元过盈量理论设计及试验研究

针对第3代轿车轮毂轴承单元过盈量的设计,提出了一种考虑铆接装配影响的过盈量理论设计方法.首先,基于弹性力学和平面应力假设推导了轮毂轴承单元内圈与内法兰轴配合的过盈量理论计算式;然后,采用有限元软件建立了轮毂轴承单元过盈装配、铆接装配及铆接卸载回弹过程仿真模型,并通过数值模拟分析获取了其过盈配合面的压力分布及其轴向预紧力...     

TA1钛合金单搭自冲铆接头微动磨损机理

对TA1钛合金单搭自冲铆接头进行疲劳实验研究接头失效形式;用扫描电子显微镜和X射线能谱线扫描研究铆钉各部位微动磨损程度的差异和接头微动磨损机理;采用威布尔分布验证数据有效性.结果表明:接头疲劳失效形式主要为上板断裂,高周疲劳均为上板断裂,低周疲劳为上下板混合断裂;微动磨屑包含氧、钛、锌和锡元素,铆钉头部微动磨损程度高于铆钉腿部.微动磨损区出现严重脱层、微动磨屑堆积和微裂纹萌生等现象,随着微动磨损及剪切力共同作用导致接头断口部位出现大量微裂纹并逐步沿深度和宽度方向扩展为宏观裂纹,最终导致接头疲劳失效.     

多层铆接结构铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测

飞机多层金属铆接结构中铆钉周边裂纹的检测是无损检测领域中的一个难点和热点。基于脉冲涡流检测技术,设计检测探头,并对探头的激励线圈匝数、检测频率、接收传感器距铆钉距离等参数进行优化,研制一种使探头能够围绕铆钉进行旋转检测的装置。检测探头参数和传感器与铆钉之间的距离参数的变化对检测灵敏度的影响较大。旋转装置检测时：激励匝数为180匝、检测频率为100 Hz、探头与铆钉距离4 mm时,对于长度为1、2 mm的铆钉孔周边裂纹检测效果较好;对于长度大于2 mm的铆钉孔周边裂纹,探头距离铆钉10 mm的时候检测灵敏度较高。利用旋转装置检测和纯手动检测的结果对比表明,旋转检测装置能够很好地抑制探头与铆钉之间的距离变化带来的对信号的干扰,减少伪缺陷并提高检测效率。