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铆钉裂纹对自冲铆接力学性能影响的仿真与试验研究 被引量:1
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作者 成艾国 王超 +1 位作者 于万元 何智成 《中国机械工程》 北大核心 2025年第2期197-208,共12页
通过有限元模型模拟了自冲铆接在连接高强度钢时产生的铆钉裂纹,并系统研究了铆钉的裂纹深度、位置和数量对钢铝自冲铆接接头力学性能的影响。首先使用LS-DYNA软件建立了2D轴对称仿真模型来模拟自冲铆接工艺过程,并通过对比试验和仿真... 通过有限元模型模拟了自冲铆接在连接高强度钢时产生的铆钉裂纹,并系统研究了铆钉的裂纹深度、位置和数量对钢铝自冲铆接接头力学性能的影响。首先使用LS-DYNA软件建立了2D轴对称仿真模型来模拟自冲铆接工艺过程,并通过对比试验和仿真的接头剖面验证了仿真模型的准确性。然后采用一种2D-3D有限元模型生成方法建立了模拟接头力学特性的3D仿真接头模型,并使用LS-OPT软件对铆钉断裂参数进行了标定。所建立的接头模型能够准确地模拟自冲铆接接头的力学特性。参数研究的结果表明:接头的力学性能随着裂纹深度的增大而下降,且随着外部裂纹位置的向下移动而逐渐增强,但内部裂纹的影响不大;当铆钉存在多个裂纹时,接头力学性能取决于最弱的裂纹,与裂纹数量无关。 展开更多
关键词 自冲铆接 裂纹 仿真模型 力学性能
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铆钉数量和分布模式对自冲铆接头力学性能和失效模式的影响
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作者 成艾国 王超 +1 位作者 于万元 何智成 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第7期102-113,共12页
为了提升钢-铝自冲铆接头的力学性能,采用了多接头的增强方案,系统研究了铆钉数量和分布模式对钢-铝自冲铆接头的力学性能和失效模式的影响。首先,设计了6种接头,通过剪切拉伸试验表征了接头在不同接头配置下的力学性能和失效模式。然后... 为了提升钢-铝自冲铆接头的力学性能,采用了多接头的增强方案,系统研究了铆钉数量和分布模式对钢-铝自冲铆接头的力学性能和失效模式的影响。首先,设计了6种接头,通过剪切拉伸试验表征了接头在不同接头配置下的力学性能和失效模式。然后,建立了自冲铆接过程和剪切拉伸试验的仿真模型,分析了铆接过程和拉伸过程中的应力分布。结果表明:多接头方案可以获得更高的峰值力和能量吸收,但峰值力存在部分衰减。采用在剪切方向布置一个铆钉抑制钢板弯曲的双接头J2-1和三接头J3-2的效果最优。铆钉数量和分布模式改变了接头的失效模式,存在互锁失效、钉头脱出和铆钉断裂3种失效模式。多接头方案可以降低铆钉上分布的应力,但会增加上层钢板上的应力。 展开更多
关键词 自冲铆接 多接头 力学性能 失效模式 仿真模型
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热处理对铝合金自冲铆接头裂纹和力学性能的影响
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作者 邢保英 陈锦聪 +3 位作者 阎治铭 张洪申 曾凯 邹春芽 《工程设计学报》 北大核心 2025年第3期359-366,共8页
针对2024铝合金自冲铆接头底部易出现裂纹的问题,通过铆接实验来分析裂纹形成机理,并结合2024铝合金板材先退火再铆接的工艺开展裂纹抑制研究;同时,对比了接头剖面的显微组织和力学性能,并采用扫描电镜(scanning electron microscope, S... 针对2024铝合金自冲铆接头底部易出现裂纹的问题,通过铆接实验来分析裂纹形成机理,并结合2024铝合金板材先退火再铆接的工艺开展裂纹抑制研究;同时,对比了接头剖面的显微组织和力学性能,并采用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对接头断口特征进行分析,以探究其失效机理,进而分析热处理工艺对接头力学性能和失效形式的影响。结果表明,2024铝合金板材经360℃退火处理后,其塑性和延伸率显著提高,硬度下降了23.6%。当2024铝合金板材未经退火处理直接进行铆接时,裂纹萌生点位于铆钉管腿尖区域,接头底部出现沿径向分布的宏观裂纹;退火处理后接头底部无明显裂纹,连接点的密封性、抗腐蚀性能显著增强。未退火处理组接头剖面的晶粒结构粗大、不规则,且铆钉管腿尖区域的变形较大,而退火处理组接头剖面的晶粒结构细化且更匀称。退火处理组接头的静强度下降了12.93%,但失效位移和能量吸收值分别提高了27.3%和19.31%,其失效形式由上板完全断裂转变为下板撕裂,且连接点底部被铆扣拉穿,断口由脆性断裂转变为韧性断裂。研究结果可为自冲铆接工艺在汽车、航空航天等领域的应用提供重要参考。 展开更多
关键词 2024铝合金 自冲铆接头 裂纹 热处理工艺 力学性能 失效形式
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中性盐雾环境对异种材质自冲铆接接头静力学性能的影响
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作者 贾颖莲 何世松 李晓炀 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第1期122-131,共10页
为了探究异种材质自冲铆接接头在中性盐雾腐蚀环境中的暴露时间对其静力学性能的影响,制备了DA-SPR接头和BA-SPR接头,并采用5%的NaCl中性盐雾腐蚀液分别进行了不同试验周期(0、168、336、504和840 h)的腐蚀试验。通过静拉伸试验、失重... 为了探究异种材质自冲铆接接头在中性盐雾腐蚀环境中的暴露时间对其静力学性能的影响,制备了DA-SPR接头和BA-SPR接头,并采用5%的NaCl中性盐雾腐蚀液分别进行了不同试验周期(0、168、336、504和840 h)的腐蚀试验。通过静拉伸试验、失重法等手段研究了中性盐雾腐蚀试验对接头静力学性能的影响规律,并利用场发射扫描电子显微镜对拉伸失效接头进行观察。试验结果表明:DA-SPR接头的最大拉伸静载荷值随着盐雾时间的增加持续减小,而BA-SPR接头最大拉伸静载荷值则随着盐雾时间的增加出现先增大后减小的变化趋势。在整个盐雾试验周期内,所有DA-SPR接头的能量吸收值都大于同腐蚀试验周期的BA-SPR接头。中性盐雾试验并没有改变DA-SPR接头的拉伸失效形式,而BA-SPR接头的拉伸失效形式虽都为上下板分离失效,但随着BA-SPR接头在中性盐雾试验环境中暴露时间的增加,铆钉由留在上板侧逐渐变化为铆钉从上板脱离,并出现铆钉头部的边缘处与钉身撕裂的情况。暴露在中性盐雾环境中的试样单位面积的腐蚀失重符合幂指数函数的变化规律,且有BA-SPR接头表层的腐蚀物锈层将加速其腐蚀,BA-SPR接头的腐蚀速率始终大于相同盐雾试验周期的DA-SPR接头。 展开更多
关键词 盐雾试验 自冲铆接 异种材质 静力学性能
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基于损伤演化模型的钢铝自冲铆接接头强度预测
5
作者 吴迪 翟强强 +3 位作者 安秀哲 张涵寓 刘钊 朱平 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第6期145-154,共10页
提出了一种材料本构与GISSMO损伤模型同步构建方法,从而避免了基于硬化公式获取材料本构的低效率反复迭代过程。首先,对处于不同应力状态的试件进行了单调加载试验,以获取材料基础力学数据。随后,结合试验、仿真和优化的方法,同步获取... 提出了一种材料本构与GISSMO损伤模型同步构建方法,从而避免了基于硬化公式获取材料本构的低效率反复迭代过程。首先,对处于不同应力状态的试件进行了单调加载试验,以获取材料基础力学数据。随后,结合试验、仿真和优化的方法,同步获取了材料的本构曲线及损伤模型参数,并通过在5种不同应力状态下进行的材料级样件的仿真与试验验证了该同步构建方法的有效性。最后,利用该模型对钢铝异种材料的剪切和剥离两种搭接形式的接头进行了模拟。结果表明,采用所提的同步构建方法能够准确模拟这两种接头的失效行为。仿真与试验接头在板材变形情况、失效裂纹萌生位置及裂纹形貌等方面具有良好的一致性,峰值载荷及对应位移的误差均在6%以内。 展开更多
关键词 损伤模型 GISSMO损伤模型 自冲铆接 弹塑性本构 应力状态
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铆速对SPR自冲铆接接头成形性能的影响 被引量:14
6
作者 吴小丹 王敏 +1 位作者 孔谅 王大明 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第2期210-212,217,共4页
针对低碳钢340和铝合金6000的异种金属SPR自冲铆接接头,利用板材-铆钉-设备的设计思路,计算并选择合适的铆钉和铆接设备。采用五种不同的铆接速度进行该种接头的自冲铆接试验。观察各铆速下接头的截面成形形貌,并测得铆速增大时,接头底... 针对低碳钢340和铝合金6000的异种金属SPR自冲铆接接头,利用板材-铆钉-设备的设计思路,计算并选择合适的铆钉和铆接设备。采用五种不同的铆接速度进行该种接头的自冲铆接试验。观察各铆速下接头的截面成形形貌,并测得铆速增大时,接头底切量增大,底部厚度和剩余厚度均减小。通过测试接头的拉剪强度、脱落强度,发现两者均随铆速的增大而增大,且脱落强度增幅较小。接头失效形式主要为自锁失效和板材失效两种。铆速对接头成形性能的影响机理,主要由冲压载荷峰值变化和应变速率变化两方面组成。载荷峰值越大,接头成形性越好;应变速率越大,板材加工硬化程度越高且断裂应力越大。 展开更多
关键词 异种金属 自冲铆接 铆速 成形性
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酸性环境下自冲铆-粘接复合接头的力学性能及腐蚀行为分析
7
作者 姜宇豪 邢保英 +3 位作者 杨贵秋 曾凯 何晓聪 邹春保 《工程设计学报》 北大核心 2025年第4期523-531,共9页
为分析酸性环境下自冲铆-粘接(铆-粘)复合接头的失效形式和力学性能,以0.02 mol/L的NaHSO3溶液作为腐蚀介质,对同质、异质的自冲铆接头和铆-粘复合接头进行干湿交替的周浸腐蚀试验,随后通过静力学拉伸试验对不同腐蚀周期下接头的静力学... 为分析酸性环境下自冲铆-粘接(铆-粘)复合接头的失效形式和力学性能,以0.02 mol/L的NaHSO3溶液作为腐蚀介质,对同质、异质的自冲铆接头和铆-粘复合接头进行干湿交替的周浸腐蚀试验,随后通过静力学拉伸试验对不同腐蚀周期下接头的静力学性能进行探究,并借助扫描电子显微镜对接头铆接成形过程中缝隙处的腐蚀行为进行研究。结果表明:腐蚀作用影响自冲铆接头的失效位移,铆-粘复合接头的静强度和刚度均优于自冲铆接头。粘接结构对腐蚀效应更为敏感,使得铆-粘复合接头的失效载荷逐渐减小,导致腐蚀中后期铆-粘复合接头的失效载荷由铆接结构承受;异质接头的稳定性比同质接头差,粘接剂的加入有效抑制了腐蚀环境下异质接头失效形式的转变。粘接剂对接头上板与下板间搭接区域的腐蚀有一定抑制作用,上板铆接孔壁的刮痕会加速铆钉管腿外侧与上板接触面处的腐蚀。选用铆-粘复合接头有助于提高铆接结构的静强度和耐腐蚀性能,延长了使用寿命。研究结果为铆接技术在酸性腐蚀环境中的应用提供了理论支持。 展开更多
关键词 自冲铆接 腐蚀行为 力学性能 失效形式
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基于神经网络预测电磁自冲铆凹模匹配设计研究
8
作者 涂效铭 金加庚 +2 位作者 李光耀 崔俊佳 蒋浩 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期43-51,共9页
针对铆模设计中存在参数冗杂、产品不适配等问题,采用有限元仿真方法,通过对铆模设计中的关键参数进行系统性研究,采用BP神经网络对不同板厚组合下的凹模进行匹配设计,进而提供一种适用于E-SPR的设计方法。结果表明:仿真剖面与试验剖面... 针对铆模设计中存在参数冗杂、产品不适配等问题,采用有限元仿真方法,通过对铆模设计中的关键参数进行系统性研究,采用BP神经网络对不同板厚组合下的凹模进行匹配设计,进而提供一种适用于E-SPR的设计方法。结果表明:仿真剖面与试验剖面结果吻合较好。以接头底切量为关键指标,得出组别为3、6、9号时最优,分别是0.915、0.898和0.823 mm。在不同板料厚度下,凹模型腔与铆钉体积比R对接头底部厚度的影响并不大,且板材总厚度与底部厚度之间有明显的正比趋势。在神经网络预测方面,当训练次数达到3×104次时,预测值与仿真值的精度达到应用水准。 展开更多
关键词 电磁自冲铆接 仿真模型 正交试验 神经网络
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加载角度对6082铝合金自冲铆接接头疲劳性能及失效模式的影响
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作者 雷付煜 徐小旭 +4 位作者 赵亚明 罗军 马超 徐从昌 李落星 《中国机械工程》 北大核心 2025年第1期141-151,共11页
以6082铝合金自冲铆接为研究对象,采用拉伸试验、疲劳试验、扫描电镜观测等手段研究了接头疲劳裂纹扩展机理和微动磨损行为。结果表明:相较于0°、45°,加载角度90°的接头具有最优的静力学性能;在同一载荷水平下,接头疲劳... 以6082铝合金自冲铆接为研究对象,采用拉伸试验、疲劳试验、扫描电镜观测等手段研究了接头疲劳裂纹扩展机理和微动磨损行为。结果表明:相较于0°、45°,加载角度90°的接头具有最优的静力学性能;在同一载荷水平下,接头疲劳寿命随加载角度的增大而增大;高周疲劳下的接头失效为下板开裂失效,低周疲劳下的接头失效为上板开裂和铆钉断裂;微动磨损影响接头疲劳裂纹的萌生位置和扩展路径,接头加载角度影响接头不同区域的微动磨损程度,加载角度90°的铆钉头部与上层板接触区域、加载角度0°的下板与铆钉腿表面接触区域的微动磨损最严重。 展开更多
关键词 铝合金 自冲铆接 加载角度 疲劳性能 微动磨损
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基于声发射的铝合金薄板自冲铆成形过程分析
10
作者 李银波 杨建 +3 位作者 邢保英 张洪申 邹春芽 邹春华 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期52-59,共8页
针对铝合金薄板材料,开展自冲铆成形试验研究,建立声发射信号采集系统以获取自冲铆成形过程中的声发射信号,分析载荷-行程曲线与声发射信号间的映射关系;研究了不同成形缺陷(裂纹、底部厚度不足和镦粗)在时域、频域中的声发射信号特征,... 针对铝合金薄板材料,开展自冲铆成形试验研究,建立声发射信号采集系统以获取自冲铆成形过程中的声发射信号,分析载荷-行程曲线与声发射信号间的映射关系;研究了不同成形缺陷(裂纹、底部厚度不足和镦粗)在时域、频域中的声发射信号特征,分析了其信号特征参数、频域和幅值概率密度的统计量等。结果表明,自冲铆成形过程的声发射信号在铆钉刺入上板、铆钉刺入下板和铆钉腿扩张阶段具有明显的过程特征;有缺陷试件声发射信号强度低于无缺陷试件,底部厚度不足缺陷试件的信号强度高于有裂纹缺陷试件,有镦粗缺陷试件的信号强度最弱;裂纹缺陷试件的频谱主要集中在50 kHz,底部厚度不足缺陷试件的频谱主要集中在175~220 kHz,镦粗缺陷试件的频谱主要集中在225 kHz。利用能量值和峭度值可以区分不同类型的缺陷,可以将其作为自冲铆成形过程在线监测的特征指标。 展开更多
关键词 自冲铆技术 声发射技术 缺陷辨识 频谱分析 特征参数
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CFRP/AA6061接头自冲铆接过程及状态分析
11
作者 陈中傲 黄晓明 +1 位作者 苏洲 王志勇 《热加工工艺》 北大核心 2025年第5期13-18,23,共7页
基于碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)的断裂失效模型和AA6061铝合金的Johnson-Cook本构模型,对CFRP上板/AA6061下板的自冲铆接过程进行数值模拟,并通过铆接实验对仿真结果进行验证和分析。结果表明:采... 基于碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)的断裂失效模型和AA6061铝合金的Johnson-Cook本构模型,对CFRP上板/AA6061下板的自冲铆接过程进行数值模拟,并通过铆接实验对仿真结果进行验证和分析。结果表明:采用CFRP上板/AA6061下板的搭接方式可形成有效的内部互锁结构;通过仿真与实验对比,铆接质量参数误差保持在10%以内。通过接头截面分析,发现CFRP内部纤维主要发生纤维断裂和挤压破坏;铆接过程中,冲头载荷变化分为两个阶段,分别为CFRP刺穿过程和铝合金变形充填模具过程,冲头最大载荷为18.87 kN;CFRP层间特征点应力沿厚度方向从上至下递增,铆接头最大应力集中分布在铆钉下方,为725.9 MPa。 展开更多
关键词 复合材料层合板 自冲铆接 AA6061 损伤形式
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5A06铝合金超声焊接自冲铆接头失效机理
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作者 张昊晗 张振 +5 位作者 赵伦 许龙 徐凡 郭子鑫 刘纪元 张丽 《应用声学》 北大核心 2025年第5期1159-1165,共7页
超声波金属焊接有助于提高自冲铆接头的力学性能。为探究超声焊接自冲铆接头的失效机理,制作两侧滚纹(USPR-A)、环形滚纹(USPR-B)两种超声焊接自冲铆接头,通过拉伸-剪切实验、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析,对接头断口形貌、元... 超声波金属焊接有助于提高自冲铆接头的力学性能。为探究超声焊接自冲铆接头的失效机理,制作两侧滚纹(USPR-A)、环形滚纹(USPR-B)两种超声焊接自冲铆接头,通过拉伸-剪切实验、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析,对接头断口形貌、元素分布和相结构进行对比研究。结果表明:两种接头均在薄板连接处产生了固相焊,从而提高了自冲铆接头的力学性能;USPR-A接头与USPR-B相比,峰值载荷提高了25.4%,而失效位移和能量吸收分别降低了51.4%和36.7%。微观分析结果表明,USPR-A接头的密封性较好,氧元素渗入较少,而USPR-B接头由于氧化物沿着晶界析出,氧元素在铆钉孔附近含量增加,对接头的峰值载荷提升效果有限。以上结果说明减少氧元素的渗入能够有效提高自冲铆接头的焊接效果。 展开更多
关键词 自冲铆接 超声金属焊接 滚纹 失效形式 微观形貌
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DP590/AA6111钢铝FDS与SPR接头强度试验及仿真 被引量:3
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作者 熊维清 周平 石军锋 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期87-94,共8页
为对比FDS、SPR接头的力学性能并考察SPR2约束单元模型模拟FDS接头力学行为的适用性,对DP590/AA6111搭接组合下FDS、SPR接头进行多种加载工况下的力学试验。通过十字拉伸、十字剪切、十字拉剪、短搭接拉伸试验对比分析两种接头的失效模... 为对比FDS、SPR接头的力学性能并考察SPR2约束单元模型模拟FDS接头力学行为的适用性,对DP590/AA6111搭接组合下FDS、SPR接头进行多种加载工况下的力学试验。通过十字拉伸、十字剪切、十字拉剪、短搭接拉伸试验对比分析两种接头的失效模式、强度和吸能特性;基于LS-DYNA软件中接头简化力学模型SPR2,对接头强度进行仿真分析;用LS-OPT优化软件识别SPR2模型参数,并通过短搭接拉伸仿真进行验证。结果表明:在各加载工况下,FDS、SPR接头的失效模式主要为下板螺纹失效、下板铆钉脱铆;FDS接头的承载性能为SPR接头的1.1~1.3倍;FDS接头的吸能性能为SPR接头的1.6~2.6倍;SPR2模型无法准确描述接头达到极限承载点后的阶梯状失效行为。 展开更多
关键词 热熔自攻丝连接 自冲铆接 强度试验 接头简化力学模型
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穿透式自冲铆接接头成形工艺及力学性能 被引量:4
14
作者 秦怡歆 邢保英 +2 位作者 张洪申 王玉涛 曾凯 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期48-54,共7页
为探究穿透式自冲铆接工艺,建立了穿透式自冲铆接过程的有限元仿真模型,并开展了工艺试验研究,探究了铆钉长度和底板厚度对铝合金/聚碳酸酯异质穿透式自冲铆接接头力学性能的影响,分析了PC板的预热温度对铆接成形裂纹产生的影响。结果表... 为探究穿透式自冲铆接工艺,建立了穿透式自冲铆接过程的有限元仿真模型,并开展了工艺试验研究,探究了铆钉长度和底板厚度对铝合金/聚碳酸酯异质穿透式自冲铆接接头力学性能的影响,分析了PC板的预热温度对铆接成形裂纹产生的影响。结果表明,穿透式自冲铆接工艺过程可分为压紧、刺穿上板、刺穿下板和成形4个阶段;穿透式自冲铆接接头的失效载荷和能量吸收值均随着铆钉长度和底板厚度的增加而增加;热处理不仅可以抑制裂纹的产生,还可以提高接头的力学性能,预热处理后接头的最大失效载荷相较于常温处理的试样提升了26.21%。 展开更多
关键词 穿透式自冲铆接接头 成形工艺 铆接工艺参数 力学性能
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基于球形底模的铝合金自冲铆接工艺多元回归模型 被引量:2
15
作者 张子豪 曾凯 +3 位作者 张洪申 邢保英 丁燕芳 田海 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期59-66,共8页
针对低延展性铝合金薄板材料自冲铆接成形过程易出现裂纹问题,提出了一种基于球形底模的自冲铆连接工艺.针对7075铝合金材料,采用Box-Behnken Design响应面试验方法,开展自冲铆接头工艺试验研究,确定最优工艺参数.以铆钉长度,冲头速度... 针对低延展性铝合金薄板材料自冲铆接成形过程易出现裂纹问题,提出了一种基于球形底模的自冲铆连接工艺.针对7075铝合金材料,采用Box-Behnken Design响应面试验方法,开展自冲铆接头工艺试验研究,确定最优工艺参数.以铆钉长度,冲头速度和冲头行程作为输入变量,接头的失效载荷和能量吸收值为响应值,建立基于球形底模的自冲铆接工艺多元非线性回归模型,并进行试验验证.结果表明,采用球形底模在保证接头强度下有效抑制自冲铆接头机械内锁区裂纹的产生;应用回归模型得到的理论预测值与试验值之间的相对误差较低,回归模型具有较高的可靠性;同时,单因素分析表明,铆钉长度对接头静力学性能的影响最大;交互作用分析中,铆钉长度和冲头行程的交互作用对失效载荷和能量吸收值的影响最为显著.最后通过NSGA-Ⅱ遗传算法确定最优工艺参数组合. 展开更多
关键词 球形底模 自冲铆接 7075铝合金 回归模型 力学性能
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航空铝合金薄板自冲铆接头静力学性能的研究 被引量:3
16
作者 郭子鑫 赵伦 +3 位作者 郭媛媛 霍小乐 林森 王红英 《热加工工艺》 北大核心 2024年第9期39-44,共6页
自冲铆是近年兴起的一种性能优异、绿色和高效的连接新技术,可连接同种、异种和多层板材,有望成为航空轻合金薄板材料连接的关键技术。本文以2A12(A组)和6061(B组)异质自冲铆接头为研究对象,进行静力学性能测试及失效微观分析,对接头成... 自冲铆是近年兴起的一种性能优异、绿色和高效的连接新技术,可连接同种、异种和多层板材,有望成为航空轻合金薄板材料连接的关键技术。本文以2A12(A组)和6061(B组)异质自冲铆接头为研究对象,进行静力学性能测试及失效微观分析,对接头成形质量、力学性能、失效形式及失效机理进行系统分析。结果表明:SBA(6061-2A12)接头成形质量最佳,SBB(6061-6061)接头密封性能最好,SAA(2A12-2A12)接头对称性最优;SAA接头具有最强静载强度,SBB接头具有最优抗震吸收能力,SBA和SAB(2A12-6061)接头的综合力学性能较好。SBB接头失效形式均为拉脱失效;SAA接头失效形式最不稳定,出现了3种不同失效形式;接头最主要的失效形式是拉脱失效。 展开更多
关键词 2A12铝合金 6061铝合金 自冲铆接 力学性能 能量吸收
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铝合金自冲铆疲劳性能及寿命预测 被引量:1
17
作者 邱飒蔚 雷贝 +3 位作者 叶拓 张越 蒋家传 王涛 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期226-232,共7页
随着“双碳”政策的提出,轻量化已成为各行业发展的重要课题,铝合金轻量化及其连接技术研究在机械各领域备受青睐并推广。为研究铝合金自冲铆接头的力学性能,使用自冲铆连接工艺连接了6061铝合金自冲铆接头和5754铝合金自冲铆接头,对比... 随着“双碳”政策的提出,轻量化已成为各行业发展的重要课题,铝合金轻量化及其连接技术研究在机械各领域备受青睐并推广。为研究铝合金自冲铆接头的力学性能,使用自冲铆连接工艺连接了6061铝合金自冲铆接头和5754铝合金自冲铆接头,对比了两种铝合金接头的几何参数、显微硬度、静力学性能和疲劳性能。结果表明,两种铝合金接头成形的几何参数相近,5754接头搭接区域的硬度和低疲劳载荷下的连接力学性能优于6061接头,但在高疲劳载荷下6061接头的连接力学性能反而更优。通过结合失效接头中黑色氧化物和疲劳载荷下的微动损伤分析结果,建立了两种铝合金接头基于Paris公式的疲劳寿命预测模型,预测结果与实验数据吻合良好。 展开更多
关键词 自冲铆接 铝合金 机械连接 疲劳寿命 微动损伤
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CFRP/AA5083自冲铆接头成形性能及损伤机制 被引量:2
18
作者 张青 张先炼 +3 位作者 田茂涛 戴刚 王雄 扶文生 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期83-91,共9页
选用CFRP和AA5083铝合金进行自冲铆接,探究铆钉嵌入CFRP上表面深度和采用带孔CFRP板材对接头的影响,以实现对复合材料/金属自冲铆接工艺的优化。基于接头的成形曲线和成形截面分析,研究了接头成形质量的影响因素;通过拉伸-剪切试验测试... 选用CFRP和AA5083铝合金进行自冲铆接,探究铆钉嵌入CFRP上表面深度和采用带孔CFRP板材对接头的影响,以实现对复合材料/金属自冲铆接工艺的优化。基于接头的成形曲线和成形截面分析,研究了接头成形质量的影响因素;通过拉伸-剪切试验测试了接头的成形性能与失效行为;结合显微硬度分布特征研究了接头成形特征与失效行为的联系。结果表明:随着铆钉嵌入深度的增大,CFRP板材的压溃损伤持续加重,接头失效行为由铆钉拉脱失效变为CFRP基板撕裂失效,成形性能呈下降趋势;带孔CFRP板材的使用减轻了CFRP的铆接损伤,改善了铆钉的刺入和成形,铝合金板塑性变形区也具有更好的硬化效果,接头具有更优的成形质量和成形性能。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 AA5083铝合金 自冲铆接 成形性能 损伤机制
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钢/铝/铝三层板自冲铆接头静载特性及模拟分析 被引量:1
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作者 田茂涛 张先炼 +1 位作者 张青 扶文生 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期195-201,共7页
采用自冲铆技术实现了三层板钢/铝/铝异种金属的有效连接。通过接头截面对比研究了3种搭接顺序下接头的成形质量,以成形质量较好的接头为基础,研究了搭接结构对接头的影响,通过拉伸-剪切试验研究了接头静力学性能,结合有限元模拟分析了... 采用自冲铆技术实现了三层板钢/铝/铝异种金属的有效连接。通过接头截面对比研究了3种搭接顺序下接头的成形质量,以成形质量较好的接头为基础,研究了搭接结构对接头的影响,通过拉伸-剪切试验研究了接头静力学性能,结合有限元模拟分析了接头的成形机理与静载失效特性。结果表明:钢板在上层时,接头成形质量优于其它搭接顺序;搭接结构对接头的综合性能影响较大,上板与下板同侧的搭接结构具有更高的静失效载荷,接头的失效形式为中板撕裂失效;中板与下板同侧的搭接结构具有更高的能量吸收值,接头的失效形式为铆钉拉脱失效;成形模拟结果以及拉伸-剪切模拟结果均与实际结果具有较高的一致性。 展开更多
关键词 自冲铆接 三层板 静失效载荷 能量吸收 失效分析
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复合材料与金属薄板自冲铆接成型工艺及影响因素研究
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作者 张青 张先炼 +1 位作者 扶文生 田茂涛 《热加工工艺》 北大核心 2024年第11期66-71,77,共7页
为探究复合材料与金属异种薄板自冲铆接工艺的影响因素,选用碳纤维增强复合材料(CFRP)分别与1.5、2.0 mm的AA5083铝合金,1.5 mm的镀锌钢DC54D+Z,1.2 mm的超高强钢DP1180进行自冲铆接试验;基于成型剖面对比分析研究接头的成型特点,并通... 为探究复合材料与金属异种薄板自冲铆接工艺的影响因素,选用碳纤维增强复合材料(CFRP)分别与1.5、2.0 mm的AA5083铝合金,1.5 mm的镀锌钢DC54D+Z,1.2 mm的超高强钢DP1180进行自冲铆接试验;基于成型剖面对比分析研究接头的成型特点,并通过力学试验进一步研究接头在静载作用下的力学性能与失效行为。结果表明:断裂的纤维丝始终存在于铆钉脚与下板的间隙区域,导致铆钉脚不能刺入下板,对成型产生负面影响;金属板材质和厚度均对接头性能有所影响,强度越高和厚度越大,接头成型质量越差;复合材料-金属接头刚度受下板金属材料的影响较小;接头失效形式均为拉脱失效,承载能力与机械内锁强度成正比,可采取措施使铆钉刺入下板,增大钉脚张开度来防止产生拉脱失效;这4组接头成型过程中铆钉对纤维板的压溃损伤程度相同,拉脱失效后铆钉的倾斜角度和碳纤维板的破坏程度基本一致。 展开更多
关键词 自冲铆接 复合材料 成型工艺 静力学性能 失效形式
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