SPR联接疲劳失效的研究

自冲铆接疲劳过程包括疲劳裂纹萌生、裂纹扩展和疲劳断裂等几个大的阶段。由于疲劳裂纹扩展占了自冲铆接大部分寿命,本文主要探讨了自冲铆接疲劳裂纹扩展的机理。对于连接中没有细观缺陷的地方,疲劳微观裂纹都是由不均匀的局部滑移、裂隙和显微开裂等引起的,然后经过裂纹扩展后达到疲劳失效;有缺陷的地方也可直接经裂纹扩展后最终疲劳失效,自冲铆接的疲劳扩展往往在铆接孔上发生。提出了提高疲劳强度的方法,对工程实践具有一定的指导性。     

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。     

凸轮表面磨削裂纹的产生及预防措施

凸轮轴生产线中凸轮的加工由粗、精磨两道工序完成。在磨削时,若选择不适当的工艺条件,便会在凸轮表面上出现裂纹。一般0.05~0.10 mm的裂纹将严重影响凸轮轴的疲劳强度,在交变载荷和冷热冲击下,细小的裂纹迅速扩展,并造成凸轮轴的断裂。根据公司目前凸轮的加工状况,对凸轮磨削裂纹的产生原因进行分析研究,找到解决和预防磨削裂纹产生的有效途径,在实际生产加工中加以利用,有效而稳固地保证产品质量。     

热轧大梁板700L冲孔分层原因与对策

描述了热轧大梁板700L冲孔分层现象及其危害，通过宏观和微观观察、结合冲裁工艺原理，分析了冲孔分层的材料、工艺因素和机制，认为冲孔过程中剧烈的塑性变形导致组织的严重纤维化，纤维组织在剪切应力、正应力作用下的分层或断裂，与撕裂带主裂纹的产生和扩展形成了竞争机制，如果纤维分层和断裂晚于撕裂带裂纹产生，则可以防止冲裁孔表面分层或锯齿状断口的产生。采用发明问题解决（TRIZ）理论，设计开发了预应力冲孔工艺，既保证冲裁孔表面完整性，又保证冲头寿命。     

柴油机零件磨削裂纹分析及预防

对柴油机零件在磨削加工过程中产生磨削裂纹的情况进行了统计分析,着重从零件裂纹形态、裂纹处的微观组织、零件材料以及硬度等方面探讨了产生磨削裂纹的机理。就磨削加工过程和热处理过程中应采取的相应预防措施进行了论述以避免批量性磨削裂纹的产生。。     

功能梯度材料表面热疲劳小裂纹萌生判据研究

基于材料自由表面特性和微观结构非均匀性分析,对热作模具构件小裂纹进行了起裂分析;由于局部塑性变形在萌生可分辨疲劳裂纹的循环周次中占主导地位,把局部应力应变法应用于细微观分析,提出了表面层塑性应变幅小裂纹萌生判据.     

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。     

杜拉纤维混凝土在机场道面中的应用

在机场道面混凝土中掺加一定量的杜拉纤维,改变混凝土的内部结构,减少混凝土的塑性裂纹和内部微裂纹的出现和扩展,提高混凝土材料介质的连续性,对抑制机场道面混凝土发丝裂纹的出现和改善混凝土抗冲击、抗冻、抗渗等耐久性有重要的作用。     

功能梯度材料表面热疲劳小裂纹萌生判据研究功能梯度材料表面热疲劳小裂纹萌生判据研究

基于材料自由表面特性和微观结构非均匀性分析,对热作模具构件小裂纹进行了起裂分析;由于局部塑性变形在萌生可分辨疲劳裂纹的循环周次中占主导地位,把局部应力应变法应用于细微观分析,提出了表面层塑性应变幅小裂纹萌生判据。     

考虑初始缺陷的水泥基复合材料细观开裂研究

为了研究微观初始缺陷对水泥稳定碎石基层材料（CTB）细观开裂的影响，基于离散元法（DEM）和随机算法构建了细观非均质随机骨料数值模型，结合参数反演确定了模型细观参数，并引入裂隙网络（DFN）来表征水泥砂浆内部的微观初始缺陷。通过虚拟半圆弯曲（SCB）试验模拟了细观开裂过程，比较分析了数值模拟结果和试验结果，并进一步研究了裂隙密度和宽度对结构细观开裂的影响。结果表明：细观断裂模型的数值模拟结果和试验结果基本吻合，模型能较好地表征细观随机开裂行为；材料的宏观开裂是由于细观损伤的累积导致，宏观裂纹的产生经历了平稳扩展和快速贯通的过程；张力是裂纹演化的驱动力，裂纹通常沿着砂浆与骨料的界面薄弱区进行扩展；微观缺陷显著影响水泥基材料的力学性能和断裂行为，初始裂隙通过诱导微裂纹的扩展与贯穿，降低结构整体强度，但是在一定程度上增大了结构的容许形变，其中20~40 m·m^-2的裂隙密度和0.3~0.45 mm的裂隙宽度对材料强度影响最为显著，施工过程中合理控制裂隙密度和宽度对于提高材料抗裂能力有益。所构建的细观模型可以很好地捕捉微裂纹的扩展和贯穿过程，能够实现对细观断裂的精确模拟，为探索水泥基复合材料的破坏过程和机理提供了一种新的研究手段。     

对发动机零件延时裂纹的检测

延时裂纹是一个长期令人困惑的问题。它的存在,不仅会造成质量隐患,还会导致对本来正确的设计参数产生疑窦。本文揭示了延时裂纹在发动机零件上存在的实况和加强检测的必要性,并对该类缺陷的特征、形貌、磁粉图象、产生规律及其成因进行了分析与探讨,以期引起同行们对此问题的重视。     

5182铝合金柔性包边连接在铝合金车身上的应用

某铝合金车身玻璃窗框搭接边在装配过程中,其车门内板和窗框加强板搭接面小,造型要求高,布局紧凑,连接区域无法满足自冲铆接SPR工艺要求,容易发生铆接失效,无法保证车门整体刚度和强度。为了解决此结构因搭接边长度不够,无法采用铆接连接的情况,利用结构自身材料5182铝合金柔性性能,采用U型包边连接,并对5182铝合金材料进行包边性能试验验证,不仅实现了玻璃窗框搭接边有效连接,保证窗框结构刚度和强度,同时也验证了材料卷边外观质量没有出现裂纹,真正实现材料性能与结构设计的结合,丰富了铝合金车身连接方式的多样性。     

货车车架裂纹分析和修理

目前国产各型货车的车架几乎都是边梁式车架,即由两根纵梁和若干根横梁组成(图1),除了微型车和部分大型特种车辆采用焊接法外。大多数采用铆接法把纵梁和横梁连接成刚性车架。车架的常见损伤有变形、裂纹、腐蚀、脱焊和铆接松动。其中车架裂纹的影响最大,可造成机毁人亡的恶性事故。对于这些裂纹用恰当的方法进行修理可以恢复车架的功能,延长车架的使用寿命。     

基于应力强度因子的旧水泥路面沥青加铺层反射开裂特性研究

在路面改造中,旧水泥路面加铺沥青是一种十分有效的方法,但容易出现反射裂纹的问题。该文运用断裂力学和有限元数值模拟相结合的方法,研究在交通载荷作用下沥青表层反射裂纹扩展情况。通过应力强度因子对产生病害的路面进行了疲劳断裂寿命预估。探讨了裂纹反射深度、沥青加铺层弹性模量和厚度对产生病害路面疲劳断裂寿命的影响。研究表明:反射裂缝在交通载荷作用下以Ⅰ和Ⅱ型扩展为主;整个反射裂纹上最危险点在裂纹的边缘,比较容易发生裂纹扩展;交通载荷作用在水泥混凝土板边缘处对路面破坏最严重;反射深度越深,剩余的疲劳断裂寿命越少;增加沥青加铺层的厚度和降低沥青加铺层的弹性模量能够增加其疲劳断裂寿命;相比改变加铺层弹性模量,增加加铺层厚度对于路面的疲劳断裂寿命影响更明显。     

冲击仪器化试验方法标准的应用(Ⅱ)

为了获得裂纹形成过程中不同阶段的结果，采用多试样法，在摆锤不同扬角下进行试样的系列冲击。由于冲击能量和冲击力不同，使试样产生不同程度的变形或裂纹，直至断裂。将发生不同程度变形和裂纹的试样用线切割方法，按图9所示取样。将试样带缺口线切割处的一侧，经磨制抛光及侵蚀后，在扫描电镜下观察，找出裂纹形成或裂纹扩展途径与载荷之间的关系。     

钢桥面板横隔板多裂纹扩展三维数值模拟及其特性研究

针对正交异性钢桥面中横隔板弧形开孔处存在的多裂纹这一特殊情况,采用通用有限元软件ANSYS建立了含多裂纹的有限元数值模型。基于所建立的数值模型,通过计算精度较高的相互作用积分法得到裂纹尖端应力强度因子K,并将其作为基本参量对多裂纹的扩展特性进行分析研究。研究结果表明:正交异性钢桥面板中初始存在多条裂纹时,随着荷载循环作用次数的增加,裂纹扩展将发展成以其中一条裂纹作为主裂纹进行扩展,剩余裂纹则在扩展至一定长度后停止扩展;横隔板弧形开孔边缘产生的角裂纹后期将扩展成穿透型裂纹,该处疲劳裂纹扩展到后期为穿透型疲劳裂纹。     

铝板自冲铆接接头性能影响因素与失效模式研究

以铝板自冲铆接接头为研究对象,全面考虑板材厚度、铆接顺序、铆钉长度、铆钉直径和烘烤硬化影响因素,设计正交试验,并获得拉剪工况下的失效载荷和失效模式。首先分析比对锁切量与失效载荷,发现锁切量对铆点的失效载荷起到决定性作用,锁切量越大,失效载荷越大,随后以此为基础,全面解释了各影响因素对铆钉性能的影响,包括：锁切量一定时,失效载荷并不会随着下板厚度增加或铆钉长度的增加而变大;薄板与厚板铆接可以获得更大的失效载荷;可选择较大直径的铆钉,以获得更大的失效载荷;烘烤硬化对铆点的失效载荷无影响等,最后分析实际获得的多种接头失效模式,发现当2种存在明显厚度差别的铝板铆接接头拉剪失效时,失效均发生于薄板一侧,薄板与厚板间的强度和厚度差异对失效模式起了决定性作用,本研究对于铝覆盖件铆点设计、碰撞CAE仿真和实车碰撞后的铆点失效模式的预测具有较高的实用性。     

沥青混凝土复合型裂纹扩展行为数值模拟

应用线弹性断裂力学有限元程序,对一系列沥青混凝土偏直裂纹的扩展路径依据标准的三点弯曲梁试件解析。结果表明,随着预制裂纹偏离梁中线距离的增加,裂纹的起裂角和峰值荷载都增大。当集中荷载一定时,预制裂纹越长,应力强度因子越大;当预制裂纹长度与梁高比率a/W为0.4时,裂纹起裂角最大。I型应力强度因子和裂纹起裂角与比率a/W之间可分别用三次多项式很好地拟合。裂纹扩展路径总体上遵循一定的规律。试验结果表明,由于沥青混凝土材料颗粒的不均匀性,裂纹扩展路径通常沿着集料颗粒边界扩展而很少切断颗粒。虽然裂纹尖端处于I-II复合型应力状态下,但拉应力仍然是裂纹扩展的主要驱动力。     

超高周疲劳作用下花岗岩裂纹演化过程研究

为探索超高周疲劳作用下花岗岩内部裂纹的演化机理,构建符合矿物实际分布特征的颗粒流模型,对其进行超声疲劳加载,通过超声疲劳试验加以验证。结果表明:超高周疲劳作用下,花岗岩微裂纹主要由拉张应力机制产生的。在宏观裂纹出现前,矿物晶体边界微裂纹占主导,随宏观裂纹出现,晶内裂纹占比逐渐增大并处于主导地位。     

钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能研究

通过子午线剖面组织分析和拉伸-剪切试验分析,对钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能和失效模式进行了研究。结果表明,板材的搭接组合方式对自冲铆接头的子午线剖面组织特征、拉伸剪切性能以及失效模式产生明显影响。当底层材料为AlSi10Mg高压铸铝,接头的残余底厚(t_(min))以及底层互锁长度(a)较大;当底层材料为HC340/590DP高强度钢,接头的t_(min)和a值较小。接头的失效模式可分为3类,铆钉与上板分离、铆钉腿与下板分离以及上层板材断裂。所有接头的子午线剖面特征值以及拉伸-剪切性能均满足企业标准,因此,自冲铆接可实现钢铝混合后地板总成的焊装。