基于疲劳的铝合金板件无铆钉铆接接头布置规律研究

发布时间：2018-09-12 14:46

【摘要】：无铆钉铆接技术广泛应用于汽车车身装配连接中。零部件连接部位的应力集中使其成为整个结构的疲劳破坏部位,因此铆接结构件的抗疲劳性对汽车使用的安全性具有重要作用。由于无铆钉铆接点位置通常就是结构的疲劳破坏位置,铆接点位置合理的布置不仅可以延长汽车结构的使用寿命,同时也会节省材料,对汽车轻量化起着积极作用。本文的主要研究目标是通过分析两个无铆钉铆接点的剪切结构和剥离结构的疲劳寿命,得到铆接点不同离边间距和铆接结构上下板件的搭接尺寸对剪切结构和剥离结构的疲劳性能影响,从而得到铆接点的位置布置规律。针对这一研究目标,本文主要从以下几个方面展开研究:(一)通过各种无铆钉铆接接头结构件试验,得到剪切结构和剥离结构的最大承载拉力和疲劳寿命;(二)通过有限元仿真得到剪切结构和剥离结构的静态和疲劳参量,并同试验参数对比,验证所建立模型的有效性;(三)通过验证后的有限元模型,模拟预测不同铆接点离边间距和板件不同搭接尺寸下的剪切件和剥离件的疲劳特性,从而得到剪切结构和剥离结构的无铆钉铆接接头布置规律。本文对Al5052材料进行了准静态拉伸试验,得到材料的屈服极限和强度极限。同时对剪切结构和剥离结构进行准静态拉伸试验,得到两种结构可承受的最大拉力载荷。依据得到的试验数据确定剪切结构疲劳试验时的疲劳载荷。通过建立有限元仿真模型并将仿真得到的准静态拉伸结果同试验结果对比,验证所建立剪切结构和剥离结构模型的有效性。同时仿真预测部分剪切结构件的疲劳寿命,并同试验结构对比,得出仿真预测寿命比试验寿命普遍短,考虑疲劳试验时离散度的影响,寿命误差基本在一个量级内。并且不同离边间距和搭接尺寸的剪切件仿真和试验得到的寿命规律分布一致,从疲劳角度也进一步验证了所建立有限元模型的有效性。最后对三种离边间距和四种搭接尺寸的剪切结构进行单载荷工况的疲劳分析,对三种离边间距和三种搭接尺寸的剥离结构进行高、低两种单级载荷谱疲劳分析,得到如何布置两铆接点位置使剪切结构和剥离结构有最佳的使用寿命。
[Abstract]:Rivetless riveting technology is widely used in automobile body assembly connection. The stress concentration of the connecting parts makes it become the fatigue failure part of the whole structure, so the fatigue resistance of riveted structural parts plays an important role in the safety of automobile use. Because the rivetless riveting point position is usually the fatigue failure position of the structure, the rational arrangement of riveting point position can not only prolong the service life of the automobile structure, but also save the material, which plays an active role in the automobile lightweight. The main research goal of this paper is to analyze the fatigue life of two rivet-free riveting points, the shear structure and the peeling structure. The effects of different distance between riveting points and the size of upper and lower plate of riveting structure on the fatigue performance of shear structure and peeling structure are obtained, and the location of riveting points is obtained. In view of this research goal, this paper mainly carries out the research from the following several aspects: (1) through various kinds of rivetless riveted joint structural parts test, The maximum load-bearing tensile force and fatigue life of shearing and peeling structures are obtained. (2) static and fatigue parameters of shearing and peeling structures are obtained by finite element simulation and compared with experimental parameters. The validity of the established model is verified. (3) through the verified finite element model, the fatigue characteristics of shearing and peeling parts with different riveting points and different lap sizes are simulated and predicted. Thus, the arrangement of riveted joints without rivets in shearing structure and peeling structure is obtained. In this paper, the quasi static tensile test of Al5052 material is carried out, and the yield and strength limits of the material are obtained. At the same time, quasi static tensile tests of shear structure and peeling structure were carried out, and the maximum tensile load of the two structures was obtained. The fatigue load of shear structure during fatigue test is determined according to the experimental data. By establishing the finite element simulation model and comparing the simulated quasi-static tensile results with the experimental results, the validity of the proposed shear and peeling structure models is verified. At the same time, the fatigue life of some shear structural parts is predicted by simulation, and compared with the experimental structure, it is concluded that the predicted life of simulation is generally shorter than that of test. Considering the influence of dispersion in fatigue test, the life error is within one order of magnitude. The life distribution of shear parts with different spacings and lap sizes is consistent with the experimental results. The validity of the proposed finite element model is further verified from the fatigue point of view. Finally, the fatigue analysis of three kinds of shear structures with separated edge spacing and four kinds of lap sizes is carried out under single load condition, and the high and low single load spectrum fatigue analysis of three kinds of delamination structures and three kinds of delamination structures are carried out. The optimal service life of shearing and peeling structures is obtained by arranging two riveting points.
【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】：U466

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本文编号：2239361