5A02铝合金与CFRP管件磁脉冲压焊工艺与连接机理研究

发布时间：2023-08-09 15:45

　　轻量化对未来汽车的发展尤为重要,轻质材料的使用是实现汽车轻量化的一种途径。CFRP以其高强度、比重小等优点逐步应用于汽车行业,带来的CFRP与金属材料的连接难题急需解决。磁脉冲连接技术能够高效地实现异种材料的连接,可以有效地解决CFRP与其他金属材料的连接问题。本文提出了一种利用磁脉冲连接技术实现CFRP与铝管压焊连接的新结构。针对提出的磁脉冲压焊连接结构,全文开展了数值模拟、工艺试验,接头力学性能检测及微观结构分析、连接机理分析等方面的研究。具体研究内容如下:首先,本文使用LS-DYNA商业软件,建立能够耦合电磁场与结构场的数值模型,采用边界元和有限元方法模拟了磁脉冲压焊过程,分析了外管感应电流、电磁力的分布情况以及变形过程。结果表明,外管上的感应电流沿环向分布且集中于与集磁器正对的位置,外管所受电磁力指向圆心方向,外管上的感应电流和所受电磁力都集中在外管的外表面。外管变形结果与试验近似吻合。放电能量越大,外管所受的电磁力越大,与衬管的碰撞速度越高,加速时间越短。其次,根据数值模拟与预试验结果,在不同放电能量的条件下,进行磁脉冲压焊工艺试验。采用光子多普勒测速系统(PDV)获取了外管...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 磁脉冲连接技术
        1.2.1 磁脉冲连接技术的原理
        1.2.2 磁脉冲连接的特点及应用
    1.3 管件磁脉冲连接技术国内外研究现状
        1.3.1 管件磁脉冲焊接的研究概况
        1.3.2 管件磁脉冲压接的研究概况
    1.4 本文研究意义与主要内容
第2章 磁脉冲管件压焊数值模拟
    2.1 引言
    2.2 铝-CFRP管件磁脉冲压焊连接结构
    2.3 磁脉冲管件压焊仿真模型的建立
        2.3.1 分析流程
        2.3.2 数值模拟前处理
    2.4 磁脉冲压焊数值模拟结果分析
        2.4.1 电磁场分析
        2.4.2 结构场分析
    2.5 本章小结
第3章 磁脉冲管件压焊工艺试验及力学性能测试
    3.1 引言
    3.2 磁脉冲管件压焊工艺试验
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验设备与工装
        3.2.3 磁脉冲压焊工艺试验方案
    3.3 磁脉冲管件压焊孔参数及外管速度的获取
        3.3.1 磁脉冲压焊碳纤维孔参数的确定
        3.3.2 磁脉冲管件压焊件的宏观形貌
        3.3.3 外管速度的获取
    3.4 磁脉冲压焊接头力学性能研究
        3.4.1 拉伸试验设备及方法
        3.4.2 拉伸试验结果
        3.4.3 扭转试验设备及方法
        3.4.4 扭转试验结果
    3.5 本章小结
第4章 磁脉冲压焊微观结构及连接机理分析
    4.1 引言
    4.2 磁脉冲压焊接头微观结构分析
        4.2.1 焊接区微观界面分析
        4.2.2 CFRP微观形貌分析
        4.2.3 磁脉冲压焊外管倒角处微观结构及硬化分析
    4.3 磁脉冲压焊机理分析
        4.3.1 磁脉冲焊接的实现条件
        4.3.2 磁脉冲压焊接头焊接区研究
        4.3.3 磁脉冲压焊机理分析
    4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3840519