铆钉数量及间距对自冲铆接头性能的影响
发布时间：2019-08-07 08:44
【摘要】：为研究铆钉数量及铆钉间距对自冲铆接头性能的影响,首先采用数值模拟和试验的方式优化了铆接参数,制备了三组不同形式接头;基于拉伸-剪切实验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式;并运用MATLAB 2014b用户自定义开发平台精确计算出各组接头的能量吸收值。结果表明:数值模拟结果与实验具有良好的一致性;单铆钉接头失效形式为铆钉从下板完全拉出,双铆钉接头失效形式为板材断裂失效;双铆钉接头性能明显优于单铆钉接头,而铆钉间距对接头静失效载荷和能量吸收性能的影响较小。
【图文】：
及其原因。以期为后续对1420铝锂合金板材及多铆钉自冲铆接头的进一步研究提供相关参考。1实验1．1试件制备所用材料为1420铝锂合金板，几何尺寸均为110mm×20mm×1．5mm。为获得板材力学性能参数，采用标距为20mm的引伸计在MTS电液伺服材料试验机上进行力学性能实验。获得1420铝锂合金板弹性模量为69GPa，抗拉强度为364．6MPa，屈服强度为294．9MPa，伸长率为14．2%。铆接前，首先采用有限元分析软件ANSYS/LS－DYNA对自冲铆接过程进行数值模拟分析。根据铆钉、板材及下模的实际尺寸建立二维轴对称有限元模型如图1所示，其中冲头、压边圈和下模被定义为刚体，铆钉和板材被定义为分段多线性弹塑性材料模型。整个铆接模拟过程设定用时为0．6s，各部分之间采用二维单面自动接触。同时采用沙漏控制以节约计算时间和降低沙漏对计算结果的影响。数值模拟中铆钉及1420铝锂合金板材料参数如表1所示。评价自冲铆接头成形质量通常参考国际常用的三个检测标准:钉脚张开度、残余底厚以及钉头高度［10］。故数值模拟中通过微调上板塑性应变比和接触动静摩擦因数，对比数值模拟结果，选取最优结果。铆接试验在德国B錸llhoff公司生产的自冲铆接设备［ＲIVSETVAＲIO－FC(MTF)］上进行，试验过程参照GB2649—89焊接接头机械性能试验取样方法。结合数值模拟结果，并通过剖面直观检测法对比试验接头成形质量，确定最优截面。图2为数值模拟结果与实际接头截面对比图，可看出二者具有良好的一致性。通过数值模拟可以更直观地观察到铆接过程中铆钉和板材的变形情况，有利于优化实际铆接参数以提高接头成形质量。为便于叙述，将各类接头命名如下:SＲ接头:单铆钉接头;DF接头:双铆钉距离为15mm接头;DT接头:双铆钉距离为30mm接头。以最优截面?
越?约计算时间和降低沙漏对计算结果的影响。数值模拟中铆钉及1420铝锂合金板材料参数如表1所示。评价自冲铆接头成形质量通常参考国际常用的三个检测标准:钉脚张开度、残余底厚以及钉头高度［10］。故数值模拟中通过微调上板塑性应变比和接触动静摩擦因数，对比数值模拟结果，选取最优结果。铆接试验在德国B錸llhoff公司生产的自冲铆接设备［ＲIVSETVAＲIO－FC(MTF)］上进行，试验过程参照GB2649—89焊接接头机械性能试验取样方法。结合数值模拟结果，并通过剖面直观检测法对比试验接头成形质量，确定最优截面。图2为数值模拟结果与实际接头截面对比图，，可看出二者具有良好的一致性。通过数值模拟可以更直观地观察到铆接过程中铆钉和板材的变形情况，有利于优化实际铆接参数以提高接头成形质量。为便于叙述，将各类接头命名如下:SＲ接头:单铆钉接头;DF接头:双铆钉距离为15mm接头;DT接头:双铆钉距离为30mm接头。以最优截面铆接参数分别制成SＲ、DF和DT接头各8个，各组接头试样尺寸如图3所示。图1自冲铆接过程有限元模型Fig．1FiniteelementmodelofSPＲprocess表1数值模拟材料参数Tab．1Materialsparametersofnumericalanalysis材料密度/kg·m－3弹性模量/GPa泊松比屈服强度/MPa切线模量/MPa1420铝锂合金板2470690．33295384铆钉78002070．317202070图2最优截面与模拟结果对比Fig．2Cross-sectioncomparisonbetweentestandsimulation图3各类接头试样尺寸Fig．3Specimengeometryofdifferentjoints1．2拉伸—剪切实验—54—宇航材料工艺http:∥www．yhclgy．com2016年第2期
【作者单位】： 昆明理工大学机电工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51565023,51565022) 国家科技重大专项项目(2012ZX04012-031)
【分类号】：TH131.1
本文编号：2523845
【图文】：
及其原因。以期为后续对1420铝锂合金板材及多铆钉自冲铆接头的进一步研究提供相关参考。1实验1．1试件制备所用材料为1420铝锂合金板，几何尺寸均为110mm×20mm×1．5mm。为获得板材力学性能参数，采用标距为20mm的引伸计在MTS电液伺服材料试验机上进行力学性能实验。获得1420铝锂合金板弹性模量为69GPa，抗拉强度为364．6MPa，屈服强度为294．9MPa，伸长率为14．2%。铆接前，首先采用有限元分析软件ANSYS/LS－DYNA对自冲铆接过程进行数值模拟分析。根据铆钉、板材及下模的实际尺寸建立二维轴对称有限元模型如图1所示，其中冲头、压边圈和下模被定义为刚体，铆钉和板材被定义为分段多线性弹塑性材料模型。整个铆接模拟过程设定用时为0．6s，各部分之间采用二维单面自动接触。同时采用沙漏控制以节约计算时间和降低沙漏对计算结果的影响。数值模拟中铆钉及1420铝锂合金板材料参数如表1所示。评价自冲铆接头成形质量通常参考国际常用的三个检测标准:钉脚张开度、残余底厚以及钉头高度［10］。故数值模拟中通过微调上板塑性应变比和接触动静摩擦因数，对比数值模拟结果，选取最优结果。铆接试验在德国B錸llhoff公司生产的自冲铆接设备［ＲIVSETVAＲIO－FC(MTF)］上进行，试验过程参照GB2649—89焊接接头机械性能试验取样方法。结合数值模拟结果，并通过剖面直观检测法对比试验接头成形质量，确定最优截面。图2为数值模拟结果与实际接头截面对比图，可看出二者具有良好的一致性。通过数值模拟可以更直观地观察到铆接过程中铆钉和板材的变形情况，有利于优化实际铆接参数以提高接头成形质量。为便于叙述，将各类接头命名如下:SＲ接头:单铆钉接头;DF接头:双铆钉距离为15mm接头;DT接头:双铆钉距离为30mm接头。以最优截面?
越?约计算时间和降低沙漏对计算结果的影响。数值模拟中铆钉及1420铝锂合金板材料参数如表1所示。评价自冲铆接头成形质量通常参考国际常用的三个检测标准:钉脚张开度、残余底厚以及钉头高度［10］。故数值模拟中通过微调上板塑性应变比和接触动静摩擦因数，对比数值模拟结果，选取最优结果。铆接试验在德国B錸llhoff公司生产的自冲铆接设备［ＲIVSETVAＲIO－FC(MTF)］上进行，试验过程参照GB2649—89焊接接头机械性能试验取样方法。结合数值模拟结果，并通过剖面直观检测法对比试验接头成形质量，确定最优截面。图2为数值模拟结果与实际接头截面对比图，，可看出二者具有良好的一致性。通过数值模拟可以更直观地观察到铆接过程中铆钉和板材的变形情况，有利于优化实际铆接参数以提高接头成形质量。为便于叙述，将各类接头命名如下:SＲ接头:单铆钉接头;DF接头:双铆钉距离为15mm接头;DT接头:双铆钉距离为30mm接头。以最优截面铆接参数分别制成SＲ、DF和DT接头各8个，各组接头试样尺寸如图3所示。图1自冲铆接过程有限元模型Fig．1FiniteelementmodelofSPＲprocess表1数值模拟材料参数Tab．1Materialsparametersofnumericalanalysis材料密度/kg·m－3弹性模量/GPa泊松比屈服强度/MPa切线模量/MPa1420铝锂合金板2470690．33295384铆钉78002070．317202070图2最优截面与模拟结果对比Fig．2Cross-sectioncomparisonbetweentestandsimulation图3各类接头试样尺寸Fig．3Specimengeometryofdifferentjoints1．2拉伸—剪切实验—54—宇航材料工艺http:∥www．yhclgy．com2016年第2期
【作者单位】： 昆明理工大学机电工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51565023,51565022) 国家科技重大专项项目(2012ZX04012-031)
【分类号】：TH131.1
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本文编号：2523845
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