高强度7075铝合金温热自冲铆接过程数值模拟研究
发布时间：2021-04-12 22:34
高强度7075铝合金在室温下表现高强度、低塑性的特点,常温下的车身装配中并不能直接进行自冲铆连接。此外,铝合金电阻点焊接头力学性能不稳定以及胶粘工艺的低耐热性,使得该型铝合金无法大量引入汽车车身结构的批量生产中。针对上述问题,出现了一种新型温热自冲铆接工艺（Thermal Self-Pierce Riveting,T-SPR）。由于高温环境下可有效降低7075铝合金的强度,提升其塑性,同时进行相应的热板料-冷模具自冲铆接,可确保该型铝合金的铆接质量和接头性能。本文基于上述新型自冲铆连接工艺,重点开展了T-SPR自冲铆接头连接过程的仿真模拟研究,通过评价接头剖面参数进而分析实际的铆接效果,并使用有限元软件对不同工艺因素下的接头质量进行评估,具体研究内容如下:1.基于单向热力拉伸实验,测取高强度7075铝合金在300oC、350oC、400oC以及0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1应变率条件下的高温力学行为。实验结果显示高温环境可显著降低7075铝合金的屈服强度,抑制材料的硬化属性,同时较大程度地提高材料的塑性。...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 引言
1.1.1 车身轻量化
1.1.2 7000系铝合金在汽车中应用
1.2 SPR自冲铆技术简介
1.3 国内外研究现状及分析
1.3.1 自冲铆成形工艺的研究
1.3.2 自冲铆接成形过程仿真的研究
1.3.3 高强度铝合金高温热力学性能研究
1.4 本文研究内容及意义
1.5 本章小结
2.高强度7075 铝合金高温拉伸实验
2.1 引言
2.2 7075铝合金热力拉伸实验
2.2.1 7075铝合金基础材料性能
2.2.2 7075铝合金高温力学实验
2.2.3 7075铝合金高温力学性能分析
2.3 本章小结
3.基于Johnson-Cook模型的7075 铝合金热力学行为描述
3.1 引言
3.2 J-C本构模型
3.2.1 J-C本构模型参数求解
3.2.2 拟合效果对比
3.3 修正J-C本构模型
3.3.1 修正J-C本构模型参数求解
3.3.2 修正J-C拟合效果对比
3.4 拟合度评估
3.5 Johnson-Cook断裂模型
3.6 本章小结
4.高强铝合金温热SPR自冲铆工艺实验
4.1 引言
4.2 高强度7075 温热自冲铆工艺实验
4.2.1 T-SPR工艺原理
4.2.2 温热铆接（T-SPR）实验方案
4.2.3 实验过程
4.3 铆接接头子午半剖
4.4 温热自冲铆实验结果
4.4.1单拉失效接头搭接剪切失效实验
4.4.2 数据结果分析
4.5 本章小节
5. 7075铝合金T-SPR铆接过程仿真预测
5.1 引言
5.2 仿真对标
5.3 温热自冲铆仿真模拟
5.3.1 温热自冲铆仿真
5.3.2 关键要素的拾取
5.3.3 有限元模型建立
5.4 结果分析
5.4.1 接头剖面参数分析
5.4.2 温热自冲铆力位移曲线输出
5.5 工艺因素对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.1 铆接温度对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.2 铆钉尺寸对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.3 模具类型对T-SPR铆接力学行为的影响
5.5.4 不同厚度组合对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.5 三层板料组合对T-SPR铆接接头质量的影响
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]7085铝合金的热处理工艺[J]. 孙杰,房洪杰,刘慧,李铸铁. 金属热处理. 2019(02)
[2]7A52铝合金Johnson-Cook本构模型的有限元模拟[J]. 贾翠玲,陈芙蓉. 兵器材料科学与工程. 2018(01)
[3]自冲铆接质量无损监测技术进展[J]. 黄舒彦. 机电技术. 2017(06)
[4]基于J-C模型的Q235钢的失效准则[J]. 郭子涛,舒开鸥,高斌,张伟. 爆炸与冲击. 2018(06)
[5]22MnB5高强钢/7075铝合金热铆接冷模具淬火无铆钉铆接研究[J]. 庄蔚敏,赵文增,解东旋,李兵. 机械工程学报. 2017(20)
[6]材料Johnson-Cook破坏准则参数对侵彻行为的影响及校正[J]. 高光发,李永池,赵凯,王焕然. 兵器材料科学与工程. 2016(03)
[7]汽车铝车身关键制造技术研究[J]. 李永兵,陈长年,郎利辉,谢晖,李落星,冯志军,李永兵. 汽车工艺与材料. 2013(03)
[8]截锥形弹体穿甲板架结构的数值计算研究[J]. 孔祥韶,吴卫国,李晓彬,徐双喜,黄涛. 船海工程. 2009(05)
[9]半空心铆钉自冲铆接工艺过程的数值模拟[J]. 黄志超,占金青,陈伟. 锻压技术. 2007(05)
[10]铝合金7050高温流变应力特征及本构方程[J]. 付秀丽,艾兴,万熠,张松. 武汉理工大学学报. 2006(12)
博士论文
[1]半空心铆钉自冲铆接技术的研究[D]. 万淑敏.天津大学 2007
硕士论文
[1]汽车高强度铝合金温热自冲铆工艺力学行为研究[D]. 代景超.大连理工大学 2018
[2]超高强钢与铝合金自冲铆接技术研究[D]. 张凯希.吉林大学 2017
[3]合金元素对7000系铝合金淬透性的影响及Mn、Mg、Zn对超高强轧制铝合金组织性能的影响[D]. 杨帆.江苏大学 2017
[4]7075铝合金双辊铸轧工艺与组织性能研究[D]. 谢莎.辽宁科技大学 2016
[5]基于数值模拟的异种板料半空心铆钉自冲铆接技术研究[D]. 杨强.吉林大学 2012
[6]铝钢异种金属自冲铆接工艺仿真优化研究[D]. 金鑫.上海交通大学 2012
[7]自冲铆变形过程的有限元数值模拟与实验研究[D]. 白玉峰.昆明理工大学 2011
[8]半空心铆钉自冲铆接工艺的研究[D]. 李晓静.天津大学 2005
本文编号：3134094
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 引言
1.1.1 车身轻量化
1.1.2 7000系铝合金在汽车中应用
1.2 SPR自冲铆技术简介
1.3 国内外研究现状及分析
1.3.1 自冲铆成形工艺的研究
1.3.2 自冲铆接成形过程仿真的研究
1.3.3 高强度铝合金高温热力学性能研究
1.4 本文研究内容及意义
1.5 本章小结
2.高强度7075 铝合金高温拉伸实验
2.1 引言
2.2 7075铝合金热力拉伸实验
2.2.1 7075铝合金基础材料性能
2.2.2 7075铝合金高温力学实验
2.2.3 7075铝合金高温力学性能分析
2.3 本章小结
3.基于Johnson-Cook模型的7075 铝合金热力学行为描述
3.1 引言
3.2 J-C本构模型
3.2.1 J-C本构模型参数求解
3.2.2 拟合效果对比
3.3 修正J-C本构模型
3.3.1 修正J-C本构模型参数求解
3.3.2 修正J-C拟合效果对比
3.4 拟合度评估
3.5 Johnson-Cook断裂模型
3.6 本章小结
4.高强铝合金温热SPR自冲铆工艺实验
4.1 引言
4.2 高强度7075 温热自冲铆工艺实验
4.2.1 T-SPR工艺原理
4.2.2 温热铆接（T-SPR）实验方案
4.2.3 实验过程
4.3 铆接接头子午半剖
4.4 温热自冲铆实验结果
4.4.1单拉失效接头搭接剪切失效实验
4.4.2 数据结果分析
4.5 本章小节
5. 7075铝合金T-SPR铆接过程仿真预测
5.1 引言
5.2 仿真对标
5.3 温热自冲铆仿真模拟
5.3.1 温热自冲铆仿真
5.3.2 关键要素的拾取
5.3.3 有限元模型建立
5.4 结果分析
5.4.1 接头剖面参数分析
5.4.2 温热自冲铆力位移曲线输出
5.5 工艺因素对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.1 铆接温度对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.2 铆钉尺寸对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.3 模具类型对T-SPR铆接力学行为的影响
5.5.4 不同厚度组合对T-SPR铆接接头质量的影响
5.5.5 三层板料组合对T-SPR铆接接头质量的影响
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]7085铝合金的热处理工艺[J]. 孙杰,房洪杰,刘慧,李铸铁. 金属热处理. 2019(02)
[2]7A52铝合金Johnson-Cook本构模型的有限元模拟[J]. 贾翠玲,陈芙蓉. 兵器材料科学与工程. 2018(01)
[3]自冲铆接质量无损监测技术进展[J]. 黄舒彦. 机电技术. 2017(06)
[4]基于J-C模型的Q235钢的失效准则[J]. 郭子涛,舒开鸥,高斌,张伟. 爆炸与冲击. 2018(06)
[5]22MnB5高强钢/7075铝合金热铆接冷模具淬火无铆钉铆接研究[J]. 庄蔚敏,赵文增,解东旋,李兵. 机械工程学报. 2017(20)
[6]材料Johnson-Cook破坏准则参数对侵彻行为的影响及校正[J]. 高光发,李永池,赵凯,王焕然. 兵器材料科学与工程. 2016(03)
[7]汽车铝车身关键制造技术研究[J]. 李永兵,陈长年,郎利辉,谢晖,李落星,冯志军,李永兵. 汽车工艺与材料. 2013(03)
[8]截锥形弹体穿甲板架结构的数值计算研究[J]. 孔祥韶,吴卫国,李晓彬,徐双喜,黄涛. 船海工程. 2009(05)
[9]半空心铆钉自冲铆接工艺过程的数值模拟[J]. 黄志超,占金青,陈伟. 锻压技术. 2007(05)
[10]铝合金7050高温流变应力特征及本构方程[J]. 付秀丽,艾兴,万熠,张松. 武汉理工大学学报. 2006(12)
博士论文
[1]半空心铆钉自冲铆接技术的研究[D]. 万淑敏.天津大学 2007
硕士论文
[1]汽车高强度铝合金温热自冲铆工艺力学行为研究[D]. 代景超.大连理工大学 2018
[2]超高强钢与铝合金自冲铆接技术研究[D]. 张凯希.吉林大学 2017
[3]合金元素对7000系铝合金淬透性的影响及Mn、Mg、Zn对超高强轧制铝合金组织性能的影响[D]. 杨帆.江苏大学 2017
[4]7075铝合金双辊铸轧工艺与组织性能研究[D]. 谢莎.辽宁科技大学 2016
[5]基于数值模拟的异种板料半空心铆钉自冲铆接技术研究[D]. 杨强.吉林大学 2012
[6]铝钢异种金属自冲铆接工艺仿真优化研究[D]. 金鑫.上海交通大学 2012
[7]自冲铆变形过程的有限元数值模拟与实验研究[D]. 白玉峰.昆明理工大学 2011
[8]半空心铆钉自冲铆接工艺的研究[D]. 李晓静.天津大学 2005
本文编号：3134094
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3134094.html
