铝合金板无铆钉连接成形规律及性能调控

发布时间：2020-06-03 23:40

【摘要】：铝合金板具有密度小、比强度高、耐腐性强以及回收性能好等优点,是汽车工业中重要的轻量化材料。相比于传统钢板,铝合金板的焊接性能较差,在装配过程中具有较大的连接难度,这是制约其全面推广应用的一大技术问题。无铆钉连接技术直接通过材料的塑性变形实现板料的连接,无需外加元素,这不仅能解决铝合金板的连接问题,也极大地满足了轻量化要求。但是,铝合金材料的塑性较差,这使得其铆接难度更大,目前尚没有统一的理论和设计方法,并且关于无铆连接之后构件的承载能力的研究也较少,所以该技术还没有成熟地应用于铝合金板的连接。为此,论文首先针对目前常用商用软件有限元软件使用效率较低的问题,开发了自动化的有限元建模求解程序,并开展了铝合金板无铆钉连接成形工艺及性能调控研究,主要研究工作及结论如下:(1)无铆钉连接有限元自动建模求解程序开发。建立无铆钉连接参数化模型,通过编程实现了几何模型自动更新和软件前处理建模,设计并开发出了基于FORGE软件和CATIA建模软件的无铆钉连接有限元自动建模求解程序。(2)铝合金板无铆钉连接接头成形规律研究。通过接头失效模式及力学特性分析,建立了接头成形质量的评价指标,并开展了1.4mm厚铝合金板无铆钉连接数值模拟研究,分析并获得了工艺参数对质量指标的影响规律。(3)无铆钉连接成形工艺优化技术研究。结合论文建立的有限元自动建模求解程序,通过拉丁超立方实验设计、数值模拟及MATLAB编程,建立了Kriging模型和多目标遗传算法组合优化的无铆钉连接工艺参数优化策略,获得了成形质量指标的Pareto最优解集;选取优化结果进行数值模拟实验和物理实验,验证了预测精度及优化效果,其中一组颈厚值_(9))和嵌入量分别为0.407mm和0.427mm。(4)无铆钉连接构件的承载能力及接头布置研究。利用(3)中优化所得成形接头,开展无铆钉连接构件承载能力研究,研究指出轴向强度是保证连接可靠的关键;提出了当量连接宽度的概念,用于描述接头的实际连接能力,并通过力学分析给出了计算方法,建立了被连接板料上接头数量及位置的设计方法。论文所开发的无铆钉连接有限元自动建模求解程序使现有模拟软件使用起来更加便捷和智能化,并能够推广到其它成形领域;关于无铆钉连接成形规律、优化策略及接头布置的研究成果能够为该技术在铝合金板上应用提供指导。
【图文】：

铝量,汽车用

在 20 世纪早期，在一些豪华汽车以及赛车上，铝拉利 360、福特 Model T 等车型，都在车身中采里，由于铝合金成形性的问题，汽车用铝量一直73 年之间，汽车的平均用铝大概在 21Kg 每辆的水提升、连接技术以及焊接技术的进步，铝合金在的热交换器、车轮、发动机壳发展到现在的车门，就已经达到了每辆车用铝量 145Kg 的水平，并。目前，一些汽车厂商已经推出了全铝车身，例大部分的覆盖件以及结构件都采用铝合金材料量减少了 40%，其百公里油耗下降了 12%，同时汽车工业协会的市场研究[1]，我国 2015 年汽车用用铝为 115Kg，低于世界平均水平 165Kg，，对于铝，并且预测在 2020 年汽车用铝量将达到 510 万，将是用铝增长最快的领域。

身材,使用情况,铝量,汽车用

大部分的覆盖件以及结构件都采用铝合金材料量减少了 40%，其百公里油耗下降了 12%，同汽车工业协会的市场研究[1]，我国 2015 年汽车铝为 115Kg，低于世界平均水平 165Kg，对于，并且预测在 2020 年汽车用铝量将达到 510 万，将是用铝增长最快的领域。图 1.1 近 50 年汽车用铝量的变化[2]nges in the quantity of aluminum used in automobile in th
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG938

【参考文献】