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平面搭接自冲铆接铝合金接头的成形质量和力学性能研究
1
作者 王超 于万元 +2 位作者 成艾国 何智成 陈涛 《汽车工程》 北大核心 2025年第8期1573-1587,共15页
为提升自冲铆接在连接厚铝合金板时的接头质量,提出了平面搭接自冲铆接(flat-surface-overlapped self-piercing riveting,FS-SPR)工艺。制作了5种接头用于研究铆接距离、搭接距离和搭接面类型的影响。通过准静态和疲劳试验研究了FS-SP... 为提升自冲铆接在连接厚铝合金板时的接头质量,提出了平面搭接自冲铆接(flat-surface-overlapped self-piercing riveting,FS-SPR)工艺。制作了5种接头用于研究铆接距离、搭接距离和搭接面类型的影响。通过准静态和疲劳试验研究了FS-SPR接头准静态和疲劳载荷下的力学性能和失效行为。通过有限元仿真研究了FS-SPR工艺的成形机理,并探讨了工艺参数对斜面搭接的FS-SPR接头成形质量的影响。结果表明J1、J3、J4接头可形成良好机械互锁,而J2接头因下层板厚度不足未能形成机械互锁,J5接头因组合厚度大而出现铆钉弯曲。仿真结果表明,搭接长度须超过40 mm,铆接位置宜中间偏右,板材厚度和铆钉长度须优化以提升成形质量。合理设计的J1和J3接头优于传统搭接的J5接头。J5接头峰值力和能量吸收分别比J1接头低1.7%和28.6%,比J3接头低10.7%和6.4%。当载荷水平相同时,J3接头的疲劳寿命平均比J5接头高70%。 展开更多
关键词 铝合金 平面搭接自冲铆接 成形质量 力学性能 有限元仿真
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预测薄板搭接接头焊接变形的高精度二维壳模型
2
作者 李娅娜 尹幸福 张生芳 《机械工程材料》 北大核心 2025年第8期79-85,共7页
以薄板搭接接头为研究对象,分别基于热弹塑性法和温度载荷法建立三维有限元模型和二维壳有限元模型;采用二维壳模型,改变搭接区域单元连接方式(壳单元、CE单元、CP位移耦合和梁单元)进行薄板搭接接头焊接变形模拟,确定最佳单元连接方式... 以薄板搭接接头为研究对象,分别基于热弹塑性法和温度载荷法建立三维有限元模型和二维壳有限元模型;采用二维壳模型,改变搭接区域单元连接方式(壳单元、CE单元、CP位移耦合和梁单元)进行薄板搭接接头焊接变形模拟,确定最佳单元连接方式,并利用所建三维模型模拟得到的固有应变对优化单元连接方式的二维壳模型进行修正;采用修正二维壳模型对焊接变形进行预测和试验验证,并与三维模型预测方法进行了对比,分析了二维壳模型中焊缝附近网格尺寸与固有应变的关系。结果表明:CP位移耦合连接方式为最佳单元连接方式。采用优化单元连接方式的二维壳模型模拟得到搭接接头上下母材侧边(平行于焊接方向,距焊缝中心125,62.5 mm)最大角变形与试验结果的相对误差分别为1.73%,2.81%,模型预测焊接变形的准确性高。与三维模型相比,二维壳模型的网格数量和计算时间均减少了90%以上,并且计算精度与三维模型相当。固有应变的校核系数与焊缝附近网格尺寸的1.085次幂成倒数关系;当焊缝附近网格尺寸为15 mm时,模拟得到角变形的最大相对误差仅为6.67%。 展开更多
关键词 温度载荷法 搭接接头 焊接变形 固有应变
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搭接长度等对Ⅱ型APC接头拉伸性能的影响
3
作者 余琼 敖晟瑞 +4 位作者 唐子鸣 郭霖 谢青海 张志 陈振海 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期128-139,共12页
为研究搭接长度和钢筋直径对Ⅱ型APC接头力学性能的影响,对63个该接头进行单向拉伸试验,分析了接头破坏模式、极限承载力、延性和黏结应力等。结果表明:钢筋直径相同时,随搭接长度增加,平均黏结应力降低,试件强度、延性、最大力总伸长... 为研究搭接长度和钢筋直径对Ⅱ型APC接头力学性能的影响,对63个该接头进行单向拉伸试验,分析了接头破坏模式、极限承载力、延性和黏结应力等。结果表明:钢筋直径相同时,随搭接长度增加,平均黏结应力降低,试件强度、延性、最大力总伸长率明显提高,残余变形整体呈下降趋势;钢筋拉断破坏试件强度、延性、最大力总伸长率和残余变形满足规范要求;加载过程中,套筒中部截面短边纵向和长边环向始终受拉;极限荷载下,随搭接长度增加,套筒中部截面短边侧环向压应变先转变为拉应变再向压应变发展,长边侧纵向压应变转变为拉应变;相对搭接长度相同时,极限承载力随钢筋直径增加而提高;提出的极限黏结强度及临界搭接长度计算公式与试验值吻合较好,可为实际工程应用提供参考。单拉工况下,钢筋直径不大于18 mm时,建议接头搭接长度大于12 d。 展开更多
关键词 Ⅱ型APC接头 拉伸性能 搭接长度 黏结强度
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搭接式海上风机安装船的水动力分析 被引量：1
4
作者 章露达 朱凯 +6 位作者 冯甲鑫 鞠鹏 李月萌 张远茂 赵鸿鸣 史宏达 冯亮 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期166-174,共9页
针对目前海上风机运输安装风险较高、成本较大和安装周期较长的问题,本文主要研究了一种新型海上风电安装船的改造工艺及运动学、动力学特征。其中改造工艺主要针对半潜驳船进行改造,通过船艏安装“搭接装置”和导管架,并灵活调配船艉... 针对目前海上风机运输安装风险较高、成本较大和安装周期较长的问题,本文主要研究了一种新型海上风电安装船的改造工艺及运动学、动力学特征。其中改造工艺主要针对半潜驳船进行改造,通过船艏安装“搭接装置”和导管架,并灵活调配船艉锚碇、压载水及系泊缆的方式,确保海上风机安装符合规范标准。本研究首先基于势流理论进行运动学和动力学的研究,采用水动力分析软件AQWA建立风电安装船的频域-时域模型。然后,通过峰值响应来验证数值模型的准确性,并为实海况作业提供试验数据。最后,采用AQWA软件对工作海域下不同影响因素进一步分析,探究风速、风浪流角度和波浪周期等参数对作业工况的运动学和动力学响应。研究结果表明,在中国近海海域的环境条件下,采用搭接安装方法时,船体的运动与动力响应幅值较小,适合风机安装,这也表明此种改造方法具有工程应用价值。进一步分析发现:船体的响应幅值受风速的影响较小;而风浪流角度会对安装船的响应幅值产生较大影响,即当迎浪方向幅值较小时,横浪与顺浪方向幅值较大;此外,随着波浪谱峰周期由6 s增大到10 s,其响应幅值也越来越大。因此,为确保工程作业的安全和效率,应尽量避免在横浪以及较大周期的海况下作业。 展开更多
关键词 风电安装 搭接装置 响应幅值 参数分析 数值模拟
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钢/碳纤维复合材料胶-编混合搭接接头破坏试验及强度分析 被引量：1
5
作者 何晓红 吕健 +2 位作者 翟少杰 杨尚谕 赵新波 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期37-46,共10页
碳纤维复合材料具有超高的强度和刚度,在工业领域应用广泛。钢与碳纤维复合材料的搭接形式是提升搭接接头强度的关键。本文提出了一种新型搭接结构:钢带等间距开孔,碳纤维布S形编织,并在钢带与碳纤维间布胶,形成胶-编混合搭接。对胶-编... 碳纤维复合材料具有超高的强度和刚度,在工业领域应用广泛。钢与碳纤维复合材料的搭接形式是提升搭接接头强度的关键。本文提出了一种新型搭接结构:钢带等间距开孔,碳纤维布S形编织,并在钢带与碳纤维间布胶,形成胶-编混合搭接。对胶-编混合搭接接头和胶黏搭接接头进行了破坏试验,研究结果表明,引入编织工艺的接头改变了钢-胶层界面的应力状态,与胶黏搭接接头相比,胶-编混合搭接接头单位厚度峰值强度平均提高了25%,破坏形式从单一的钢-胶层界面完全脱黏破坏转变为钢-胶层界面完全脱黏、钢-胶层界面部分脱黏、碳纤维(损伤)断裂、编织条滑移和钢板翘曲等多种破坏模式的耦合破坏。进一步研究了开孔数量和编织宽度对胶-编混合搭接接头强度的影响。结果表明:随着开孔数量的增加,搭接接头强度先增加后减小;随着编织宽度的增加,搭接接头强度相应增加,但强度增幅先快后慢。25 mm编织宽度的双孔结构试样强度最高,10 mm编织宽度的四孔结构试样强度最低,最高强度比最低强度提升了106.38%。 展开更多
关键词 胶-编混合搭接 开孔数量 编织宽度 接头强度 复合材料
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铝/钢异种金属超声振动辅助搅拌摩擦搭接焊接头微观组织与力学性能
6
作者 兰青 王文 +4 位作者 乔柯 张婷 马乾芝 郝政扬 王快社 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第3期254-260,共7页
采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)及超声振动辅助FSLW(UAFSLW)分别对6061铝合金和QP1180钢进行焊接,研究了超声振动对铝/钢异种金属FSLW接头组织性能的作用规律。结果表明,与FSLW接头相比,UAFSLW接头宏观缺陷降低;铝侧搅拌区(SZ)晶粒尺寸减小19... 采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)及超声振动辅助FSLW(UAFSLW)分别对6061铝合金和QP1180钢进行焊接,研究了超声振动对铝/钢异种金属FSLW接头组织性能的作用规律。结果表明,与FSLW接头相比,UAFSLW接头宏观缺陷降低;铝侧搅拌区(SZ)晶粒尺寸减小19.8%,显微硬度由73.3 HV提高到81.4 HV;钢侧SZ的晶粒尺寸无明显变化。与FSLW接头相比,UAFSLW接头金属间化合物(IMCs)平均层厚由1.2μm减小到0.6μm,接头单位平均失效载荷由335 N·mm^(-1)提高到371 N·mm^(-1),断裂位置由界面转移到铝侧。 展开更多
关键词 超声振动 搅拌摩擦搭接焊 6061铝合金 QP1180钢 金属间化合物
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高速磁悬浮列车搭接悬浮结构解耦自抗扰算法
7
作者 李自康 王志强 +1 位作者 杨洋 龙志强 《铁道学报》 北大核心 2025年第7期18-27,共10页
高速磁悬浮采用搭接结构作为基本悬浮单元,同一搭接结构的两个控制点之间呈强耦合特性;此外,磁悬浮列车在高速运行时受到的外部激扰会大幅增加,导致悬浮性能下降,加剧车体振动。为解决上述问题,提出一种解耦自抗扰悬浮控制算法。通过融... 高速磁悬浮采用搭接结构作为基本悬浮单元,同一搭接结构的两个控制点之间呈强耦合特性;此外,磁悬浮列车在高速运行时受到的外部激扰会大幅增加,导致悬浮性能下降,加剧车体振动。为解决上述问题,提出一种解耦自抗扰悬浮控制算法。通过融合一系/二系悬挂动力学特性构建高精度悬浮搭接结构耦合模型;在利用矩阵对角化方法对模型已知部分进行解耦的基础上,引入扩张状态观测器对参数不匹配造成的耦合误差进行估计,实现搭接结构左右两侧电磁铁之间完全解耦;为克服气动载荷、不确定参数等各类扰动,采用自抗扰控制实时估计并补偿解耦后的系统总扰动。仿真与实验结果表明,所提方法可以有效消除搭接结构耦合造成的间隙波动,对各类扰动表现出良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 高速磁悬浮 电磁悬浮 搭接结构 解耦控制 扰动抑制
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旋转速度对TA2搅拌摩擦搭接焊接头成形及力学性能的影响
8
作者 戴浩 毛育青 +5 位作者 龙腾飞 王金锴 李智勇 刘泽宇 张丽艳 魏艳红 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期116-122,共7页
目的为了得到力学性能较好的TA2搅拌摩擦搭接焊接头,研究搅拌头旋转速度对接头宏观成形、微观组织和力学性能的影响规律。方法采用搅拌摩擦搭接焊方法对1 mm厚的TA2钛金属薄板进行焊接,随后使用Zeiss型图像采集设备和光学显微镜等表征方... 目的为了得到力学性能较好的TA2搅拌摩擦搭接焊接头,研究搅拌头旋转速度对接头宏观成形、微观组织和力学性能的影响规律。方法采用搅拌摩擦搭接焊方法对1 mm厚的TA2钛金属薄板进行焊接,随后使用Zeiss型图像采集设备和光学显微镜等表征方法,分析接头宏观成形和微观组织变化;采用显微硬度计以及WDS-100型万能拉伸试验机来评估接头的拉剪性能。结果在保持焊接速度75 mm/min不变的情况下,采用旋转速度190 r/min焊接,此时接头成形良好,内部无明显缺陷;当旋转速度增至235 r/min时,焊缝底部开始出现弱连接和微孔缺陷;继续增加旋转速度至300 r/min,焊缝底部出现了明显的孔洞缺陷。分析接头显微组织发现,所有接头焊核区均发生了不同程度的动态再结晶,形成了细小的等轴晶,随着旋转速度的增加,焊核区的等轴晶晶粒尺寸反而逐渐变大。接头力学性能测试结果表明,接头的显微硬度呈倒“V”型分布,焊核区的显微硬度明显高于母材硬度,其中当旋转速度为190 r/min时,焊核区上部的最高显微硬度值为269HV,接头的拉剪性能最好,达到4253.7 N。结论在焊接速度达到75 mm/min并且旋转速度为190 r/min的情况下,接头展现出最佳的力学性能。 展开更多
关键词 TA2钛金属 搅拌摩擦搭接焊 旋转速度 成形特征 力学性能
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FRP片材水下搭接与加固混凝土柱的力学性能
9
作者 王志豪 赵康 +2 位作者 魏洋 柳林 张依睿 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第3期264-272,I0003,I0004,共11页
近年来,纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)被应用于桥梁水下结构的加固,但FRP在水下无可靠搭接,仅能作为临时模板.为探究搭接FRP水下加固混凝土柱的可行性与机理,设计了100个FRP片材的搭接试件进行拉伸试验,分析搭接环氧... 近年来,纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)被应用于桥梁水下结构的加固,但FRP在水下无可靠搭接,仅能作为临时模板.为探究搭接FRP水下加固混凝土柱的可行性与机理,设计了100个FRP片材的搭接试件进行拉伸试验,分析搭接环氧胶的种类、搭接长度和搭接环境对FRP片材搭接试件的破坏形态和力学性能的影响.试验结果表明:随着搭接长度的减小,FRP片材搭接试件易发生剥离破坏,反之则易发生FRP拉断破坏;搭接长度达到100 mm时,搭接试件发生FRP拉断破坏,且水下搭接试件的剪切强度皆能达到陆上搭接试件的70%以上,证明了水下搭接FRP的可行性.在优选浸渍胶的基础上,制备6个搭接FRP片材加固混凝土柱试件、6个不分散砂浆圆柱体试件和3个混凝土圆柱体试件,进行轴压试验.结果表明,搭接FRP片材的加固试件在搭接区域之外发生FRP断裂破坏,且水下试件的极限强度达到陆上试件的88.5%,证实了水下搭接FRP加固柱的可行性.研究成果可为水下墩柱FRP加固技术的工程应用提供指导. 展开更多
关键词 桥梁工程 纤维增强复合材料 水下搭接 拉伸试验 破坏形态 剪切强度 轴压试验 极限强度
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转速对铝/钢搅拌—涡流复合摩擦搭接焊接头微观组织和力学性能的影响
10
作者 罗璟玥 李晓博 +4 位作者 刘小超 石磊 申志康 裴宪军 倪中华 《焊接学报》 北大核心 2025年第2期127-135,共9页
为了避免焊具磨损,采用搅拌—涡流复合摩擦焊技术对5083铝合金和304不锈钢进行搭接焊研究,探究了焊具转速对接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响,建立了铝/钢界面微观组织与接头宏观拉伸剪切性能的映射关系.结果表明,固定焊接速度为... 为了避免焊具磨损,采用搅拌—涡流复合摩擦焊技术对5083铝合金和304不锈钢进行搭接焊研究,探究了焊具转速对接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响,建立了铝/钢界面微观组织与接头宏观拉伸剪切性能的映射关系.结果表明,固定焊接速度为15 mm/min时,在中低转速(200~400 r/min)焊缝表面成形良好,在高转速(600 r/min)焊缝表面出现点状缺陷.不同转速下,铝/钢搭接界面均平整且紧密结合,无钩状缺陷形成;铝/钢界面通过金属间化合物和扩散层实现冶金结合,钢侧元素可越过金属间化合物层在铝侧继续扩散.在200 r/min的转速下,界面形成纳米级金属间化合物层,接头拉伸剪切极限线载荷最高,达479.5 N/mm;随着转速升高到400 r/min,界面金属间化合物层增厚,约为1.2~1.3μm,导致接头拉伸剪切极限线载荷降低,为332.8 N/mm;当转速继续升高至600 r/min时,铝/钢界面中间层厚度基本保持不变,接头拉伸剪切极限线载荷重新提升至411.4 N/mm,推测是因中间层金属间化合物部分非晶化所致. 展开更多
关键词 搅拌摩擦搭接 铝/钢异种金属 旋涡式材料流动 金属间化合物 力学性能
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明挖车站装配式钢筋笼分布筋搭接接头力学性能试验研究
11
作者 张建伟 张鹏 +5 位作者 王加庆 崔涛 陈剑 邢建军 解廷伟 牛宇哲 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第3期521-531,共11页
为验证明挖车站主体结构装配式钢筋笼模块纵向分布钢筋U形、V形连接节点力学性能,制作足尺试验模块,通过单点弯剪及双点纯弯室内试验,获得弯矩、应变、裂缝发育等试验结果。系统研究明挖车站装配式钢筋笼分布筋U形与V形搭接接头在纯弯... 为验证明挖车站主体结构装配式钢筋笼模块纵向分布钢筋U形、V形连接节点力学性能,制作足尺试验模块,通过单点弯剪及双点纯弯室内试验,获得弯矩、应变、裂缝发育等试验结果。系统研究明挖车站装配式钢筋笼分布筋U形与V形搭接接头在纯弯及弯剪耦合工况下的力学性能,并以分布筋通长连接构件为基准开展对比分析。试验重点揭示不同连接方式的裂缝发展规律、材料应变响应及承载特性。结果表明:1)在纯弯工况下,分布筋通长连接构件呈现典型延性特征,其弯矩承载力从开裂阶段(675 kN·m)至极限状态(1224 kN·m)提升81.3%,极限挠度达12.1 mm。V形搭接构件极限承载力为分布筋通长连接的80.2%(982 kN·m),极限挠度达11.94 mm;而U形搭接构件表现为脆性破坏模式,性能增幅仅31.7%(由575 kN·m提升至757 kN·m),破坏前无显著变形。2)在弯剪复合工况下,通长连接构件保持最高极限弯矩(1275 kN·m)与刚度控制能力(挠度7.5 mm);V形搭接构件完成完整变形历程(极限挠度13.17 mm),极限弯矩为通长连接的77.3%;U形搭接构件则因早期开裂(775 kN·m)导致承载力停滞,最终挠度(6.8 mm)仅为通长连接的54.7%。3)综合对比显示,V形搭接在极限承载力(通长连接的82%)、延性系数(通长连接的85%)及破坏可控性方面,较U形搭接具有显著优势,被推荐作为装配式钢筋笼分布筋纵向连接优先方案。 展开更多
关键词 明挖地铁车站 装配式钢筋笼 U形分布筋搭接连接 V形分布筋搭接连接 接头力学性能
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可转位大模数齿轮铣刀搭接设计
12
作者 漆文 李炳林 +2 位作者 杨辉全 刘芸 蒋金龙 《工具技术》 北大核心 2025年第1期102-106,共5页
可转位齿轮铣刀作为一种高效的成形加工刀具,其设计水平对风电等大模数齿轮制造具有重要意义。针对可转位齿轮粗铣刀多刀片搭接、刃型设计误差控制、刀片空间位置确定等问题,提出一个高效的廓型理论建模和刃型搭接设计方法。通过离散化... 可转位齿轮铣刀作为一种高效的成形加工刀具,其设计水平对风电等大模数齿轮制造具有重要意义。针对可转位齿轮粗铣刀多刀片搭接、刃型设计误差控制、刀片空间位置确定等问题,提出一个高效的廓型理论建模和刃型搭接设计方法。通过离散化法对被加工齿轮的齿廓曲线拟合处理,得到刀片搭接的近似直线理论廓形,采用刀尖点定位方式在设计中控制刃型误差与刀片位置,优化设计可转位齿轮铣刀刃型线。通过刀具预调仪对所设计可转位齿轮铣刀实物的刀片搭接形成的加工轮廓曲线进行廓形检测,其偏差在±0.05 mm以内,刀具在主轴旋转时切入工件时精度达到0.02 mm,结果表现出良好的一致性,满足设计与制造要求。 展开更多
关键词 可转位齿轮铣刀 成形加工 齿轮制造 刀片搭接 廓形检测
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酚醛树脂预浸带自动搭接工艺及装置研究
13
作者 蔡承昌 李花莲 +3 位作者 何晓东 车国华 李超然 张熙 《机械设计》 北大核心 2025年第6期122-130,共9页
为提升酚醛热防护材料缠绕成型工艺中预浸带手动搭接作业的效率及质量稳定性,提出并设计了预浸带自动搭接工艺及系统。首先,对预浸带缠绕及搭接工艺过程进行了分析,得出了关键工艺参数,包括搭接温度和搭接压力;其次,设计了基于PLC的工... 为提升酚醛热防护材料缠绕成型工艺中预浸带手动搭接作业的效率及质量稳定性,提出并设计了预浸带自动搭接工艺及系统。首先,对预浸带缠绕及搭接工艺过程进行了分析,得出了关键工艺参数,包括搭接温度和搭接压力;其次,设计了基于PLC的工艺控制系统,搭建了一套预浸带搭接系统,系统具有对带搭接温度等关键工艺参数进行数值设定及设备状态监测等功能。以提高拉伸剪切强度为优化目标,搭接温度、搭接压力、保压时间及搭接长度为试验因素,设计了四因素四水平的正交试验。通过极差分析得到了使拉伸剪切强度最高的工艺参数组合,搭接温度为90℃、搭接压力为0.5 MPa、保压时间为10 s、搭接长度为70 mm。通过与人工缝合方式进行比较,结果表明:在保证质量的前提下,搭接设备具有更高的效率。针对设备体积大、难以移动及关键装置暴露等问题进行了优化,优化后的设备运行结果表明:预浸带搭接质量达到工艺要求,收到了无损、无掺杂和快速稳定的效果。 展开更多
关键词 复合材料 预浸带搭接 PLC
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套筒灌浆搭接及对接接头高应力反复拉压试验 被引量：2
14
作者 余琼 白汶鑫 +4 位作者 唐子鸣 郭霖 范宝秀 张志 陈振海 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期151-164,共14页
为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求;高应力... 为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,两种接头承载力均有所提高,但接头初始刚度和延性下降;防偏转措施可减少搭接接头残余变形,但其约束刚度有限,搭接接头残余变形略大于对接接头,防偏转搭接接头及对接接头残余变形基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,搭接接头套筒中部截面在加载前期纵向受拉、环向受压,加载后期纵向受压、环向受拉,对接接头套筒加载过程中均为纵向受拉、环向受压;高应力反复拉压结束后单拉时,防偏转、不防偏转搭接接头套筒中部截面近钢筋侧最大纵向拉应变分别为对接接头的0.10~0.39倍、0.13~0.18倍,最大环向压应变分别为对接接头的0.09~0.49倍、0.02~0.32倍,搭接接头对套筒材性要求较低;钢筋直径相同时搭接接头材料成本较对接接头降低约35%。 展开更多
关键词 搭接接头 对接接头 单向拉伸 高应力反复拉压 防偏转
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铆接夹层间隙对单搭接铆接头振动疲劳性能的影响研究
15
作者 张辉 潘新 +3 位作者 张永亮 王辉 白继鹏 杜杰 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第16期147-154,共8页
为了考虑装配间隙对单搭接结构振动疲劳性能的影响,利用ABAQUS软件建立了飞机发动机进气道局部结构金属铆接头的弹塑性有限元模型,采用Johnson-Cook失效模型模拟铆钉与被连接件的渐进失效行为,得到了不同装配间隙量的铆接头应力场分布... 为了考虑装配间隙对单搭接结构振动疲劳性能的影响,利用ABAQUS软件建立了飞机发动机进气道局部结构金属铆接头的弹塑性有限元模型,采用Johnson-Cook失效模型模拟铆钉与被连接件的渐进失效行为,得到了不同装配间隙量的铆接头应力场分布与振动疲劳寿命。对单搭接铆接头进行振动疲劳试验,试验结果与仿真结果在疲劳寿命方面吻合较好,验证了数值模型的准确性。与无间隙模型相比,含间隙铆接试件各铆钉疲劳寿命降低了4.7%~18.0%,间隙的存在也导致了压铆过程中相邻铆钉间的挤压载荷传递,整体表现为铆钉与被连接板接触界面应力激增,导致有间隙铆接头残余应力场与无间隙铆接头残余应力场之间的差异,从而影响铆接头的振动疲劳性能。 展开更多
关键词 多紧固件铆接 单搭接接头 装配间隙 应力分布 振动疲劳寿命
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两种厚度的层合板单搭接胶接接头的静力与疲劳性能研究 被引量：2
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作者 张茹 陈向明 +2 位作者 李新祥 袁菲 程立平 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第7期86-92,共7页
针对两种厚度的复合材料单搭接胶接接头开展了静力与疲劳试验研究和静力数值分析。用虚拟裂纹闭合技术模拟搭接胶接界面,研究单搭接试件在轴向拉伸载荷作用下的裂纹起始和扩展原理。结果显示:损伤起始时刻,G_(Ⅲ)远远小于G_(Ⅰ),G_(Ⅱ);... 针对两种厚度的复合材料单搭接胶接接头开展了静力与疲劳试验研究和静力数值分析。用虚拟裂纹闭合技术模拟搭接胶接界面,研究单搭接试件在轴向拉伸载荷作用下的裂纹起始和扩展原理。结果显示:损伤起始时刻,G_(Ⅲ)远远小于G_(Ⅰ),G_(Ⅱ);G_(Ⅰ)随着裂纹长度的增加而减小,G_(Ⅱ)随裂纹长度的增加而增大;界面损伤起始主要受面外剥离力的影响,裂纹扩展主要受滑移剪切力的作用。设计两种厚度的复合材料单搭接胶接接头的疲劳试验,得到了不同疲劳载荷下试件的疲劳寿命,并给出相应裂尖G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C的值;绘制N-G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C曲线发现,寿命随G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C增加的递减幅度远远大于随G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C变化的幅度;对比试件胶接界面破坏形式发现,与粘接层较薄试验件相比,粘接层较厚的试验件界面破坏形式较平滑,且胶层破坏面积所占比例较高;随着疲劳载荷值的增加,搭接区域胶层破坏面积所占比例减小,被粘接的复合材料纤维层撕裂面积增加。 展开更多
关键词 层合板 单搭接 胶接界面 虚拟裂纹闭合技术 疲劳 复合材料
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Cu和Ni中间层对铝/钢异种金属搅拌摩擦搭接焊接头界面微观组织及剪切性能的影响 被引量：2
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作者 王元一 乔柯 +4 位作者 张婷 郝政扬 王佳 王文 王快社 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期214-221,共8页
采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)对添加Cu和Ni中间层的6061-T6铝合金和QP1180钢进行焊接,研究接头微观组织及力学性能。结果表明, FSLW可以成功制备出成形性良好的Al-Cu-Fe及Al-Ni-Fe接头, Cu粉和Ni粉均与基体结合良好。Cu粉阻隔了Al-Fe之间... 采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)对添加Cu和Ni中间层的6061-T6铝合金和QP1180钢进行焊接,研究接头微观组织及力学性能。结果表明, FSLW可以成功制备出成形性良好的Al-Cu-Fe及Al-Ni-Fe接头, Cu粉和Ni粉均与基体结合良好。Cu粉阻隔了Al-Fe之间的元素扩散,接头金属间化合物(IMCs)种类为Al Cu和Al_(3)Cu_(2),无Al-Fe IMCs生成;Ni粉无法完全阻隔Al-Fe之间的反应, IMCs种类为Al_(3)Ni_(2)和Al Fe_(3)。Al-Ni-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的平均错配度低于Al-Cu-Fe接头中IMCs与基之间的平均错配度,表明Al-Ni-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的结合强度优于Al-Cu-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的结合强度,因此Al-Ni-Fe接头剪切强度(7.86 k N)优于Al-Cu-Fe接头剪切强度(4.62 k N)。 展开更多
关键词 搅拌摩擦搭接焊 铝/钢界面 金属间化合物 错配度 剪切性能
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铝/钢铆接辅助搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能分析 被引量：1
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作者 翟畅 王俭辛 +3 位作者 田雄文 陈书锦 金一鸣 李沫琦 《精密成形工程》 北大核心 2024年第8期68-76,共9页
目的利用搅拌摩擦焊技术对4mm以上厚度的铝/钢板材进行搭接焊接时,容易出现沿厚度方向温度梯度变化大、工艺窗口急剧变窄等问题,难以获得高质量的焊接接头。针对以上问题,采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法,以提高4mm以上厚度铝/钢板材搭接... 目的利用搅拌摩擦焊技术对4mm以上厚度的铝/钢板材进行搭接焊接时,容易出现沿厚度方向温度梯度变化大、工艺窗口急剧变窄等问题,难以获得高质量的焊接接头。针对以上问题,采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法,以提高4mm以上厚度铝/钢板材搭接接头的力学性能。方法采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法实现了7mm厚6061铝合金板和8mm厚Q345钢板的搭接;研究了下压量对接头焊核晶粒尺寸、抗剪切力和显微硬度的影响,并分析了接头界面显微组织。结果随着下压量的增大,各接头焊核晶粒尺寸均呈现先减小后增大的趋势,其中矩形槽焊核晶粒尺寸由11.1μm减小至9.6μm后又增大至12.7μm,不开槽焊核晶粒尺寸由11.7μm减小至10.2μm后又增大至12.4μm。金属间化合物(IMC)层厚度随下压量的增大而增大,接头抗剪切力呈先增大后减小的趋势,当下压量为0.3mm时,矩形槽接头和不开槽接头抗剪切力均达到最大值,分别为17600N和15700N,并且在下压量为0.3mm时矩形槽接头和不开槽接头焊核区平均显微硬度均达到最大值,分别为81.1HV和76.8HV。结论在焊接速度为100mm/min、搅拌头转速为600r/min、轴肩下压量为0.3 mm时,利用铆接辅助搅拌摩擦焊可以提高搭接接头的力学性能,能够有效解决以往4mm以上厚度板材搭接接头力学性能较差的难题。 展开更多
关键词 铝/钢搭接 铆接辅助搅拌摩擦焊 下压量 显微组织 力学性能
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孔径与压铆力对单铆搭接接头残余应力与剪切性能的影响 被引量：2
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作者 严鸿凯 余立 +2 位作者 潘泽民 梅标 杨永泰 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期12-19,共8页
铆接是飞机结构装配的重要连接方式,飞机结构失效大多发生在连接孔处,因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象,通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周... 铆接是飞机结构装配的重要连接方式,飞机结构失效大多发生在连接孔处,因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象,通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周残余应力分布和剪切性能。有限元分析结果表明,增大压铆力可以显著扩大孔周的纵向残余压应力分布区域,并使最大纵向残余拉应力位置远离孔边缘;而孔径仅对纵向残余压应力分布区域的影响较为显著。拉伸剪切实验表明,单铆搭接结构的失效形式均为铆钉沿剪切面的瞬时断裂;在孔径为4.20 mm时采用压铆力为21 kN成型的铆接接头的剪切性能最佳,其平均峰值载荷为4.09 kN,与孔径为4.04 mm和压铆力为15 kN参数组合下成型的铆接接头相比,平均峰值载荷提升了约9.36%。增大孔径能够提高单铆搭接接头的剪切性能,但会减小孔周的纵向残余压应力分布区域,给铆接接头的疲劳寿命带来不利影响;适当增大压铆力不仅能扩大残余压应力分布区域,还能提高接头的剪切性能。 展开更多
关键词 单铆搭接接头 孔径 压铆力 残余应力 剪切性能
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双面搅拌摩擦焊消除搭接接头的钩状缺陷研究 被引量：2
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作者 汪认 刘雪松 《热加工工艺》 北大核心 2024年第3期77-81,共5页
对于搅拌摩擦搭接接头来说,焊接过程中搭接界面的弯曲会形成钩状缺陷(Hook)。当接头受外力时,Hook往往会成为接头的薄弱环节,因此有必要将其消除。基于搅拌摩擦搭接焊过程中塑性材料会垂向流动而后挤压周边材料的原理,使用双面搅拌摩擦... 对于搅拌摩擦搭接接头来说,焊接过程中搭接界面的弯曲会形成钩状缺陷(Hook)。当接头受外力时,Hook往往会成为接头的薄弱环节,因此有必要将其消除。基于搅拌摩擦搭接焊过程中塑性材料会垂向流动而后挤压周边材料的原理,使用双面搅拌摩擦焊方法对铝合金板材进行搭接,试图消除搭接接头中的Hook;研究了焊接速度对搭接接头组织和性能的影响。结果表明,双面焊接是消除搭接接头Hook的有效方法,当焊速为150、200 mm/min时,接头中的Hook会被完全消除。焊缝区的硬度明显小于母材区的,且硬度最低点位于第二道焊接的热机影响区和热影响区处。随着焊速的提高,接头的拉断载荷先上升后下降,当焊速为100 mm/min时接头的拉断载荷最高,为14.0 kN。拉剪过程中接头呈现两种断裂模式,当焊速小于100 mm/min时,接头呈拉伸断裂模式;当焊速大于150 mm/min时,接头呈剪切断裂模式。 展开更多
关键词 搅拌摩擦搭接 钩状缺陷 焊速 拉断载荷
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