温度对钢/铝粘接接头失效强度影响的研究

为给钢/铝粘接结构在车辆中的实际应用提供参考和指导,本文中选取了3种处于不同应力状态下的接头,包括厚基底剪切接头、45°嵌接接头和对接接头,选取-40,-10,25,50和80℃5个温度点进行测试,以研究温度变化对Plexus MA832钢/铝粘接接头失效载荷、失效形式和失效准则的影响。研究结果表明:随着温度的升高,3种应力状态接头的失效强度均呈三次多项式的下降趋势,但下降幅度与接头的应力状态有关。其中,厚基底剪切接头的强度下降最为明显,80比25℃时下降约56%;但温度变化并未引起粘接接头失效形式的变化,均表现为内聚力破坏。此外,通过接头胶层应力曲线的拟合,建立了不同温度下Plexus MA832粘接胶层的二次应力失效准则,并在此基础上,最终建立了钢/铝粘接接头在任意温度下的失效准则表达式。     

一种客车侧窗的粘接强度校核方法

为了对复杂应力状态下的客车侧窗粘接结构进行强度校核,提出一种基于粘接面法向正应力和切向剪应力的粘接强度校核方法。采用有限元方法在客车行驶的扭转工况下对侧窗胶黏剂进行强度分析,获得胶黏剂单元的实际应力,并通过客车侧窗的局部结构试验进行验证;采用胶黏剂Bostik-ISR 7008设计了1组搭接接头、对接接头和不同粘接角度的嵌接接头,分别在80℃、25℃和-40℃下对粘接接头进行轴向拉伸试验,获得接头破坏时的拉力,建立了一个基于粘接面法向正应力与切向剪应力的失效准则,该失效准则可用一个二次多项式拟合而成;根据弹性力学力的平衡原理,将胶黏剂单元在全局坐标系下6个方向的应力分量转换简化成粘接面法向正应力和切向剪应力的形式,采用失效准则对侧窗胶黏剂的实际应力进行强度校核,计算胶黏剂单元的安全系数,并进行了统计分析,整个过程通过编写FORTRAN程序自动实现。结果表明:胶黏剂的粘接强度随着温度的升高而降低,客车侧窗胶黏剂的安全系数主要集中在大于30的范围;在考虑温度对粘接强度影响的情况下,该客车侧窗的粘接结构是安全的,且存在很大的优化空间。     

碳纤维与铝合金螺栓连接拉伸失效仿真研究

通过有限元软件ABAQUS中Explicit模块建立碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）与铝合金螺栓连接接头的有限元仿真三维模型，并进行了相对应的单钉单剪拉伸试验研究。结合试验和仿真结果，获得了螺栓连接接头在单轴拉伸载荷下的损伤失效模式。铝合金失效基于延展性（Ductile）金属失效准则，CFRP失效准则基于Hashin准则，可以表现复合材料在纤维拉伸压缩、基体拉伸压缩、法向分层拉伸压缩和纤维与基体剪切模式下的7种失效形式，复合材料起始失效后采用刚度折减规则实现刚度退化。结果表明，螺栓失效过程分为3个阶段，即线弹性阶段、CFRP损伤起始阶段、接头失效阶段。对比仿真和试验结果，以接头强度角度考虑，仿真结果与试验结果误差为6.3%，说明了有限元仿真模型的有效性。通过有限元仿真结果分析发现，在螺栓接头失效过程中，CFRP失效发生在基体拉伸和压缩模式以及法向分层压缩模式上，铝合金表现出了明显的延展性损伤形式。     

基于正交试验的铝合金一高强钢异种金属自冲铆接工艺优化

以铝合金AA6061-T6和双相钢DP590为研究对象,通过正交试验方法研究了铆钉长度、凹模中部直径和凹模凸台高度对铝合金-高强钢自冲铆接接头成形规律、接头几何特征量、拉剪强度以及失效模式的影响规律,分析了影响自冲铆接接头强度的关键因素以及在2 mm AA6061-T6+1.2 mm DP590组合下的最优工艺参数组合...     

HC340LA镀锌板/6061-T6铝合金自冲铆接头力学性能研究

针对某车型采用HC340LA镀锌板和6061-T6铝合金制备防撞梁总成连接强度达不到设计标准的问题,通过SPR工艺搭接了2种材料,系统研究了板材厚度、组合方式、铆钉开槽等工艺参数对接头拉剪载荷的影响。试验结果表明,接头拉剪载荷和失效位移受板材厚度影响显著且呈正相关关系,以铝板为下板时具有更佳的力学性能;对铆钉开槽处理,开槽后接头背面"铆扣"外观呈现与槽口对应的塌陷区,拉剪载荷随槽口深度增加而逐渐提高,并在槽口深度为1.2 mm时达到最大值5 045 N,较未开槽试样提高11%,但槽口深度进一步增加到1.6 mm时拉剪载荷急剧降低,显示与原始试样同等级力学性能。     

铝合金/GFRP筋近表面嵌入式增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验

为研究铝合金/玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋近表面嵌入式加固混凝土梁的抗弯性能，以加固方式、加固筋类型和加固量为变量，设计了5根钢筋混凝土梁试件进行单调静载试验，重点分析了混凝土加固梁的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：采用铝合金筋或GFRP筋嵌入式加固后混凝土梁的受弯承载力均显著提高；加固量相同时，GFRP筋加固梁、铝合金/GFRP筋混合加固梁和铝合金筋加固梁的极限荷载比未加固梁分别提高了105.8%、45.7%和17.5%，但混凝土梁采用GFRP筋加固后延性降低、脆性突出，而采用铝合金/GFRP筋混合加固或铝合金加固后混凝土梁的延性则与对比梁相当；GFRP筋嵌入式加固梁和铝合金筋嵌入式加固梁分别发生了混凝土保护层剥落破坏和加固筋屈服后混凝土压溃破坏，而铝合金/GFRP筋混合加固梁则先是GFRP筋与混凝土保护层发生剥离，之后随着作用跨中位移的持续增大，受压区混凝土发生压溃，破坏过程有两重防线。在试验研究基础上，采用截面分析法给出了嵌入式加固梁抗弯强度的理论计算模型与工程实用模型，计算结果表明：加固梁极限弯矩的试验值与理论预测值之比及与实用模型计算值之比的平均值分别为1.081和1.063，方差分别为0.003和0.005，吻合较好。     

铝合金点焊接头疲劳性能研究及寿命分析

为了支持多环形纹路表面电极帽式铝合金点焊接头在车辆正向开发中的设计应用,设计并开展了一系列的铝合金点焊接头疲劳试验研究和疲劳寿命预测方法研究。过程中获得了点焊接头的载荷-寿命对应关系,总结了铝合金点焊接头疲劳强度受载荷方向、母材强度及厚度等因素影响的普遍规律,分析了铝合金点焊接头的疲劳失效破坏模式,并提出了评价铝合金点焊接头疲劳寿命的S-N曲线,可以有效指导铝合金点焊接头的抗疲劳设计开发工作。     

铝合金自冲铆接工艺及力学性能研究

针对铝合金的自冲铆连接(SPR)技术为研究对象,分析了铝合金的自冲铆接工艺方法对接头质量和性能的影响,研究了自冲铆接工艺参数对接头几何特征、力学性能的影响,并进行了接头疲劳性能的CAE分析。研究发现,采用位移控制方式的SPR铆接工艺,可以获得更大的互锁值及更高的接头力学性能,而且接头的几何特征和力学性能更为稳定,SPR接头的失效形式表现出了以拉脱失效为主,其力学性能随着头高的增加而不断减小,剩余厚度对力学性能影响并不显著。当SPR接头中含有结构胶的条件下,其力学性能得到显著提升,且失效形式有转化为接头拉延失效的趋势。同时研究了自冲铆连接的疲劳强度和失效形式,研究发现位移控制和能量控制的SPR铆接疲劳性能没有显著差异,而且裂纹均在刺穿的上层铝板孔洞周围起裂,随后垂直于载荷方向扩展。最后,使用SPIDER单元分析方法对疲劳性能进行了模拟分析,得出的SPR接头S-N仿真曲线与实际S-N曲线参数基本一致,整体误差小于5%,表明SPIDER单元分析方法具有较高的有效性。     

单搭层合板胶接接头界面应力分析

为研究T700/TDE86复合材料单向层合板单搭接接头在单向拉伸载荷作用下的界面应力分布情况,采用有限元方法对接头进行数值计算,模拟了接头搭接区界面剥离应力及剪切应力分布情况,并分析粘接体厚度对接头最大应力的影响。     

表面处理对车身用5182铝合金接头胶粘性能的影响

本文中采用胶接技术实现了车身用5182铝合金板件的连接,利用不同表面处理改变了板件的表面质量,研究了表面粗糙度、微观表面积等参数对接头界面形貌和力学性能的影响。采用表面自由能测量、拉伸剪切试验和光学显微镜测量等测试分析方法,对不同试验样件润湿性、力学性能和断裂面特征进行了分析。结果表明,使用砂纸打磨可增加铝合金板件的表面粗糙度和粘接面积,加强胶层与板件的机械咬合,提高接头强度。其中,360目砂纸打磨板件对接头强度提升最大,过高或者过低的粗糙度都会降低胶层与板件的有效接触面积,不利于增强胶接接头强度。     

铝合金自冲铆接工艺优化

本文针对厚板铝合金自冲铆接接头失效的问题,分析了工艺参数的4个方面:铆接速度、铆钉长度、铆模直径和铆模凸台高度对铆接接头质量的影响,并对失效的铆接接头工艺参数进行了优化,为车身铝合金连接工艺优化提供参考和依据。     

铸造铝合金CXXX的失效行为分析

采用数值参数反分析方法得到铸造铝合金CXXX的GISSMO损伤失效参数。由准静态单轴拉伸试验,得到CXXX材料的应力应变曲线,并采用SHS准则对硬化曲线进行外推。然后开展剪切、单轴拉伸、中心孔、缺口、三点弯曲、杯突六种不同应力状态下的准静态试验,并采用LS-OPT中仿真结合试验的数值反求得到GISSMO失效参数。由试验可知,铸造铝合金CXXX表现与钢材等延性材料不一样,最显著的特点就是铸铝材料在颈缩前断裂失效,这使铸造材料CXXX的GISSMO材料失效开发更简洁方便。铸造铝合金CXXX材料失效开发方法可为相近的铸铝材料工程应用提供参考。     

铝合金高强钢自冲铆接工艺仿真研究

针对传统的以试验方法确定自冲铆接工艺参数成本高以及效率低等问题,开发了自冲铆接工艺过程有限元仿真模型,探索通过仿真方法进行自冲铆接工艺参数优化的可行性。分析了模具形貌以及板材屈服强度波动等因素对铝钢异种金属自冲铆接接头内下层板应力分布的影响规律。仿真、试验结果表明,采用平底模具铆接铝合金AA6005-T5和高强钢DP590时,增加模具宽度或减小模具深度有利于降低接头中铆钉尖端下层板的应力集中,从而避免接头中产生裂纹。板材屈服强度的波动不仅会影响接头中下层板的最大应力,还会改变应力集中位置,上层板屈服强度的负波动或下层板屈服强度的正波动更容易使接头中产生裂纹。     

CFRP/GFRP约束混凝土圆柱数值模拟

采用ANSYS模拟分析了GFRP、CFRP和CFRP/GFRP混杂纤维复合材料的轴压性能,并与试验结果进行了对比分析。     

488发动机气缸盖铝合金高温弹塑性力学性能的研究

对488发动机气缸盖使用的MS6876铝合金进行了系列温度下的力学性能试验研究。该合金拉伸变形时无明显屈服点;温度较低时有一定的应变强化倾向,温度较高时呈理想的弹塑性特征。静态拉伸时,弹性模量E、屈服强度σ_(0.2)及抗拉强度σ_b,均随温度的升高而下降。250℃以后,拉伸强度与屈服强度几乎相同,合金呈准理想弹塑性状态。在250℃以下、500℃以上,塑性很小,400℃左右有很强的变形能力。     

铝合金车身骨架结构T型接头匹配强度分析

针对车辆行驶时铝合金车身上某些焊接部位常常发生开裂的现象,对车身常用的A16063材料T型焊接接头低、等和高强度匹配进行仿真分析,研究了T型焊接接头受静载荷时的应力应变和焊缝强度对焊接接头应力应变分布的影响.指出,高强度匹配能改善焊接接头性能,并获得了高强度最佳匹配系数,找出了高强度匹配T形接头焊接结构的薄弱位置.     

车用胶粘接头机械性能的湿热老化与恢复CSCD

汽车轻量化推动胶接技术在车身中的应用,但湿热的汽车服役环境对胶粘接头的力学性能存在不利影响。该研究利用试验方法揭示一种环氧胶黏剂及其接头的湿热老化规律,制作了单向拉伸和缺口拉伸形式的胶黏剂本体试样,以及双悬臂梁剥离和十字拉伸剥离形式的胶粘接头试样,比较了本体和接头的初始、湿热老化和恢复性能。结果表明:胶黏剂本体的弹性模量、峰值应力、失效应变和能量吸收均随湿热老化而降低;烘烤除湿后,各性能恢复程度不一;湿热老化导致胶黏剂与母材界面的粘接强度降低,但在烘烤除湿后显著恢复。因而,在对湿热老化后粘接车身的强度进行分析时,要考虑胶本体和界面,并按最坏情形设计。     

铝合金热熔自攻丝工艺与性能研究

以热熔自攻丝(FDS)技术为研究对象,采用正交试验设计进行不同的FDS工艺试验和对接头力学性能分析,研究了FDS工艺过程中钻孔下压力、钻孔转速、锁紧扭矩3个主要特征参数对车用铝合金FDS接头力学性能的影响。结果表明,FDS接头剪切强度的影响主次顺序是拧紧扭矩T打孔阶段转速w轴向下压力F;对剥离载荷影响的主次顺序是拧紧扭矩T打孔阶段转速w轴向下压力F;影响抗拉载荷的主次顺序是打孔阶段转速w拧紧扭矩T轴向下压力F。拧紧扭矩对FDS接头剪切载荷的影响最为显著,而打孔阶段转速对剪切载荷的影响次之,轴向下压力无显著影响。铝车身典型材料组合5182/T4-1.5mm+6063/T4-3mm最优的FDS工艺参数为:打孔阶段转速5 000 r/min,轴向下压力1.5 kN,拧紧扭矩11 N?m。     

采用电子束焊接的~(Aπ)30活塞铝合金的持久强度和蠕变

<正>本试验研究的目的是测定采用电子束焊接的AЛ30铝合金在拖拉机发动机活塞组使用条件下的持久强度、蠕变及其接合性能。 持久强度是在160、260、300和360℃温度下测定的,试验时间为100、1000和3500小时,而蠕变速度是在相同的温度下并且应力变化在3～8公斤力/平方毫米范围内测定的。采用熔融状态下加入碱金属和碱土金属的氯化盐和氟化盐混合剂,在金属铸型内制得AЛ30铝合金试样。 为了实现接合性能试验,在У—3M2装置上,利用УЛ—119电子枪,用电子束焊接了一块尺寸为300×150×30毫米的平板。焊接规范如下:U_(yck)=28千伏,I_n=300毫安,V_(CB)     

结构粘接技术在轻量化前瞻车上的应用

介绍了结构粘接技术在轻量化前瞻车上碳纤维复合材料、铸铝等轻量化材料连接上的应用及优势,对影响结构粘接的各项因素,包括碳纤维复合材料粘接方向、粘接接头设计、粘接基材的表面处理、胶层厚度、使用温度、施工环境、固化压力等对结构粘接性能的影响进行了研究和讨论。