考虑连接性能的搅拌摩擦点焊加筋壁板力学性能分析

发布时间：2017-11-20 03:06

  本文关键词：考虑连接性能的搅拌摩擦点焊加筋壁板力学性能分析

  更多相关文章： 搅拌摩擦焊 加筋壁板 结构稳定性 结构优化设计 有限元

【摘要】：加筋壁板结构通过其特有的承载形式降低了对材料的使用,减轻结构重量,提高了生产效率和经济性。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术,与传统铆接工艺相比,搅拌摩擦焊提高了生产效率,并减轻了结构重量。因此,研究搅拌摩擦点焊加筋壁板具有重要理论意义与工程应用价值。本文首先采用搭接剪切试件和十字拉伸试件进行了铝合金搅拌摩擦点焊焊点拉伸强度与剪切强度试验,得到了焊点连接区域的力学性能以及失效机理。并开展了铝合金搅拌摩擦点焊加筋壁板压缩和剪切稳定性试验,并与铆接加筋壁板进行了对比。试验结果表明,搅拌摩擦点焊加筋壁板的承载能力与铆接加筋壁板基本一致,其最终形式主要表现为焊点的脱焊或壁板的破坏。提出了采用三弹簧单元模拟焊点连接的有限元模型,通过对比焊点区域实体有限元模型、壳元/体组合模型以及壳元/簧元组合模型在受轴向拉伸时剪应力分布,并结合试验结果验证了连接单元的有效性。基于三弹簧元焊点模型建立了搅拌摩擦点焊加筋壁板的有限元简化模型,研究了其在压缩和剪切载荷作用下的力学性能。通过与试验结果的对比分析表明,有限元计算结果与试验结果较为吻合,说明有限元模拟方法可以用来对该型结构的力学性能分析。基于Isight软件中的多岛遗传算法对搅拌摩擦点焊加筋壁板进行了结构优化设计。优化中考虑了焊点连接性能,采用了焊点间距作为优化变量并引入了焊点连接强度的约束条件,使结构达到焊点破坏状态时所施加载荷更接近结构失稳破坏载荷,提高了结构的效率。优化方法思路清晰,简单易行,结构减重效果明显。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V214

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 王磊;谢里阳;李莉;李兵;;搅拌摩擦焊焊接过程对材料弹性模量的影响[J];焊接技术;2009年08期

2 栾国红;季亚娟;简波;;飞机轻金属结构的搅拌摩擦焊[J];航空制造技术;2006年12期

3 李烁,徐元铭,张俊;基于神经网络响应面的复合材料结构优化设计[J];复合材料学报;2005年05期

4 朴春雨,章怡宁;典型加筋板的优化设计[J];飞机设计;2003年04期

5 李?,胡云昌,曹宏铎;桁架结构智能布局优化系统[J];中国工程科学;2003年02期

6 栾国红,郭德伦,张田仓,孙成彬;铝合金的搅拌摩擦焊[J];焊接技术;2003年01期

7 栾国红,North T H,郭德伦,张田仓;铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析[J];焊接学报;2002年06期

8 张田仓,郭德伦,陈沁刚,栾国红;铝合金搅拌摩擦焊技术研究[J];机械工程学报;2002年02期

9 谭中富;关于桁架结构拓扑与布局优化设计的若干问题[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年04期

，

本文编号：1205832