无铆钉铆接成形参数对连接强度及疲劳寿命的影响分析

发布时间：2017-03-30 00:04

  本文关键词：无铆钉铆接成形参数对连接强度及疲劳寿命的影响分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：越来越严峻的环境,日益枯竭的能源以及低成本的追求都促使着轻量化的发展,而轻量化是解决上述问题的有效手段主要通过现在的新型轻质材料例如铝合金、镁合金、高强钢等来实现,但轻质材料在汽车上采用的一般连接技术有一定的局限性例如点焊会产生热变形,破坏板件表面,铆接和粘接成本高等,因此近几年汽车制造商开始采用一种新的连接技术—无铆钉铆接。以铝合金Al5052为研究对象,在冷冲压过程中模具的几何参数直接决定了板件铆接部位的效果,进而影响其在搭接剪切、对接剥离和十字拉伸三种工况下的力学性能。其中模具几何参数主要有凸凹模间隙、凹模凸台倾角、铆接速率、凹模断面倾角和铆接深度等,因此本文主要分为两大部分(1)分析模具成形参数对不同工况下的静态力学强度性能的影响规律(2)研究模具成形参数对不同工况下的动态疲劳特性的影响规律。首先,板件结构成形质量的好坏程度主要取决于颈厚值、互锁值和底厚值的大小。从不同模具成形参数下的无铆钉铆接接头效果分析中可以看出,随着凸凹模间隙的增大,颈厚值近似成非线性增大,互锁值近似成线性减少。当铆接速率、凹模断面倾角和铆接深度增大时,颈厚值不断地减小,互锁值不断地增大。其中铆接深度、铆接速率对底厚值有较大的影响而且两者趋势相反,但整体上颈厚值、互锁值和底厚值的变化幅度小。其次,在不同模具成形参数下的板件结构静态力学强度性能分析中,十字拉伸和对接剥离工况所承受的最大力变化趋势基本一致。随着凹模凸台倾角的增大,十字拉伸和对接剥离工况所承受的最大力变化趋势先减小后增大再减小;当凸凹模间隙、凹模断面倾角和铆接深度增大时,十字拉伸和对接剥离工况所承受的最大力变化趋势先增大后减小再增大;随着铆接速率的增大,十字拉伸和对接剥离工况所承受的最大力变化趋势先增大后减小,其中铆接深度、铆接速率对搭接剪切工况所承受的最大力有明显的影响。最后,在不同模具成形参数下的板件结构动态疲劳特性分析中,发现随着凹模凸台倾角、铆接速率和凹模断面倾角的增大,十字拉伸工况的疲劳损伤趋势先降低后上升,而对接剥离和搭接剪切工况的疲劳损伤趋势整体受成形参数因素的影响很小。同时随着凹模凸台倾角、铆接速率和凹模断面倾角的增大,十字拉伸工况的接头疲劳寿命趋势先增大后减小,而随着凸凹模间隙、铆接速率和凹模断面倾角的增大,对接剥离工况的接头疲劳寿命趋势先增大后减小,而且三种工况中搭接剪切抗疲劳性最好。
【关键词】：轻量化 无铆钉铆接 模具成形参数 静态强度 疲劳特性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG386;TH131.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题背景10-12
• 1.2 无铆钉铆接的优越性12-16
• 1.2.1 无铆钉铆接成形过程12-13
• 1.2.2 无铆钉铆接优势特点13-15
• 1.2.3 无铆钉铆接实际应用15-16
• 1.3 无铆钉铆接的研究现状16-20
• 1.3.1 内外因素对成形的影响16-18
• 1.3.2 动静态力学性能的研究18-20
• 1.4 论文主要研究内容20-22
• 第2章 无铆钉铆接成形参数设置及有限元仿真22-34
• 2.1 无铆钉铆接成形参数的设置22-27
• 2.1.1 无铆钉铆接模具的选择22-23
• 2.1.2 无铆钉铆接模具参数的设计理论23-27
• 2.2 无铆钉铆接有限元仿真27-32
• 2.2.1 仿真软件的简介27-28
• 2.2.2 有限元模型的建立28-29
• 2.2.3 冲压过程所需的条件29-32
• 2.3 本章小结32-34
• 第3章 板材试验及无铆钉铆接接头分析34-52
• 3.1 材料拉伸试验34-38
• 3.1.1 材料数据换算理论36
• 3.1.2 材料本构模型的建立36-38
• 3.2 搭接剪切工况下的静态力学试验38-43
• 3.2.1 板件接头成形特点的对比39-41
• 3.2.2 板件接头静态力学性能的比较41-43
• 3.3 搭接剪切工况下的动态力学试验43-45
• 3.4 分析影响接头成形质量的因素45-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 无铆钉铆接成形参数对力学性能的影响52-72
• 4.1 分析不同工况下的静态力学性能52-58
• 4.1.1 模具倾角对静态力学的影响54-56
• 4.1.2 模具尺寸和铆接速率对静态力学的影响56-58
• 4.2 不同成形参数下的接头动态疲劳特性58-65
• 4.2.1 不同工况下的接头疲劳损伤特点59-61
• 4.2.2 不同模具倾角下的接头疲劳特性61-62
• 4.2.3 模具尺寸和铆接速率对接头疲劳特性的影响62-64
• 4.2.4 接头疲劳损伤分布特点64-65
• 4.3 不同工况下的接头疲劳寿命65-70
• 4.3.1 模具倾角对疲劳寿命的影响67-68
• 4.3.2 模具尺寸和铆接速率对疲劳寿命的影响68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 第5章 总结与展望72-74
• 5.1 全文总结72-73
• 5.2 研究展望73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：275722