自冲铆接头动力学数值模拟与疲劳分析
[Abstract]:Self-impact riveting is a potential bonding process, especially for lightweight materials (light alloys, composites, etc.). The self-punching riveting uses the punch head to press the semi-hollow rivet into the plate, and the end of the rivet tube leg opens and deforms in the process of embedding the plate, forming a mechanical internal lock in the two or multilayer plates. Thus, the upper and lower plates are firmly connected together. Although self-punching riveting technology is a new type of thin plate bonding technology, its mechanical properties are better than that of traditional spot welding. Self-punching riveting technology, known as the next-generation connection technology, is a key technology in the process of automotive lightweight, and has been widely used in the automotive industry. In this paper, the process of self-punching riveting is studied by numerical simulation and experiment. 2D model based on Cowper-Symonds material model is established by finite element software LS-DYNA. The whole riveting process is simulated by Lagrange method and r-adaptive mesh generation technique. The rationality of the numerical simulation is verified by combining the load-displacement curve of riveted solid experiment with the joint profile. The influence of die punch size, rivet size, static and static friction coefficient and plastic strain ratio on the forming process is analyzed, so the parameters of riveting process can be optimized. The static analysis, dynamic analysis and fatigue analysis of self-impact riveting head are carried out by using finite element software ANSYS. Through statics analysis, the maximum stress is mainly distributed in the position where the upper and lower plates are in contact with each other near the rivet hole and where the upper plate is in contact with the head of the rivet. The first 25 modes are extracted from the study of modal modes. The analysis shows that the even vibration modes of transverse vibration are symmetrical for the lap position of the two plates, and the lap position is at the peak value of the vibration mode. The results show that the lap position of two plates has great influence on the mechanical properties of white impact riveting and is the key position of fatigue analysis. Tensile shear experiments were carried out on self-impact riveted specimens. Through the study of four groups of data, we found that, The static tensile strength of 2 series aluminum alloy self-impact riveting specimens is greater than that of 2 series aluminium alloy self-impact riveting specimens. The static tensile strength of 2 series aluminium alloy self-impact riveting specimens is greater than 2 series aluminium alloy imprint joint specimens The static tensile strength of 5 series aluminum alloy self-punching riveted specimens exceeds 5 000 N. It provides the stress information for the fatigue analysis of the self-impact riveting head in the next stage. Fatigue analysis of 5052 aluminum alloy self-impact riveting head was carried out by using ANYSY/FE-SAFE finite element software. The results show that the fatigue failure is usually in the position where the upper and lower plates contact each other near the rivet hole and the upper plate and the head of the rivet and close to the rivet hole. The whole process of riveted joint crack growth is simulated by ANSYS/LS-DYNA software. The main purpose of this paper is to realize the dynamic numerical simulation and fatigue analysis of the self-punching riveting head, and to provide the foundation for further research.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH131.1
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,本文编号:2386824
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