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。     

钢铝异种材料自冲铆接模拟及工艺研究

以某乘用车钢铝混合发动机罩为研究对象,建立钢铝板材试样自冲铆接模型,模拟其铆接过程,研究不同铆模深度、铆钉长度及板材搭接顺序对铆接接头几何形状和力学性能的影响,并对优化后的铆接组合进行自冲铆接工艺试验,从而优选出最佳的钢铝铆接参数。结果表明,针对厚度1.8 mm的DP590高强钢和厚度1.2 mm的6016-T6铝合金自冲铆接,采用铆钉长度5 mm、钉腿直径5.3 mm、铆模直径9 mm、铆模深度1.5 mm、“钢上铝下”的铆接方式所获得的铆接接头几何形状和力学性能俱佳,且无裂纹、穿透、铆钉屈服等铆接缺陷,可用于实际钢铝混合发动机罩的自冲铆接中。     

结构胶对铝钢异种金属自冲铆接工艺影响研究

在金属间加入结构胶是提高异质材料自冲铆接接头质量的有效方法。以2 mm AA6061-T6和1.6 mm深冲用冷轧钢板(BUSD)异种金属连接为研究对象,研究了不同粘度结构胶对接头中胶层分布、接头几何特征量以及准静态力学性能的影响规律。研究表明,因为铆接过程中胶层、板材以及铆钉的复杂作用,胶层在接头中呈非连续分布。胶铆复合有利于结构胶发挥抗剪强度高的优势,使接头抗剪性能提高到纯自冲铆接(Self-Piercing Riveting,SPR)接头的两倍以上,然而粘度较大的结构胶因为流动性差,在接头中残留量更大,导致接头中底切量下降,从而使接头正拉强度小幅降低。     

椭圆管状铆钉自冲铆接工艺研究

以椭圆管状铆钉为研究对象,利用正交试验设计方法,针对铆接件的3种接头形式进行了单向拉伸试验,分析了不同铆接接头形式的载荷-行程曲线变化趋势。采用极差分析法和方差分析法,分析了椭圆管状铆钉的壁厚、高度、向心率、铆钉放置形式、端面角度以及板料厚度组合等参数对接头强度和剖面质量的影响,确定了合理的工艺参数组合方案,从而获得良好的自冲铆接接头力学性能。     

加工硬化特性对无铆钉接头力学性能影响的研究

以6063铝合金为基础,通过修改硬化指数构造了一组新的材料.建立了无铆钉接头力学性能有限元模型,对不同材料的接头抵抗轴向载荷的力学性能进行了数值模拟,并引入加工硬化影响因子β来表征不同材料加工硬化特性对无铆钉接头抵抗轴向载荷力学性能的影响程度.试验结果表明,加工硬化特性能加强无铆钉铆接接头力学性能,且对接头失效模式有一...     

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...     

基于有限元模拟的自冲铆接工艺参数优化

对2 mm+2 mm搭接的5052 H32铝合金板自冲铆接工艺进行数值模拟，采用L9（34）正交表选取铆钉长度、铆钉直径及模具凹下面积3 个因素的3 个水平，以接头剪切强度最大为目标，首先模拟铆接接头形成的下压过程，并将模拟获得的接头形貌与试验结果对比一致后，再模拟三维剪切拉伸过程获得接头的剪切力学性能，通过方差分析得出最佳工艺参数为铆钉长度6.5 mm，铆钉直径5.14 mm，模具凹部面积5.12 mm²。同时，将各尺寸因素对接头横截面形貌、下压过程及剪切拉伸过程的力- 位移曲线、接头的等效应力和塑性应变的影响进行分析。对自冲铆接工艺过程建立了完善的有限元模型，该模拟方法可作为自冲铆接工艺设计及其工艺参数优化的依据。     

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。     

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。     

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。     

铝合金直流点焊焊接参数对焊点性能的影响

在实验的基础上，就5982铝合金板（1mm 1mm)直流点焊焊接参数对焊点性能的影响进行了分析研究。结果表明，焊接电流在一定范围内与焊点接头的拉剪载荷成正比，通电时间与电极压力都存在一个最佳范围，而加压方式对接头性能影响并不明显。     

铝合金直流点焊焊接参数对焊点性胡的影响

在实验的基础上，就5982铝合金板(1mm+1mm)直流点焊焊接参数对焊点性能的影响进行了分析研究。结果表明，焊接电流在一定范围内与焊点接头的拉剪载荷成正比，通电时间与电极压力都存在一个最佳范围，而加压方式对接头性能影响并不明显。     

钢铝异种金属CMT焊接工艺研究

对1 mm AA5182铝合金板与0.8 mm DC56D+Z 50/50镀锌钢板搭接接头进行了CMT焊接工艺试验,通过对两种不同焊丝的使用对比,得到焊丝成份对钢铝焊接接头金属间化合物生成厚度的影响关系。研究了不同焊接电流下,金属间化合物厚度的变化情况,及其对接头力学性能的影响。     

汽车用铝合金不同连接技术对比研究

利用铝弧焊、自冲铆接(Self-Piercing Riveting,SPR),热熔自攻丝(Flow Drilling Screw,FDS)、无铆连接(Clinch)对2 mm厚度6082-T6铝合金进行连接,利用万能拉力试验机对接头进行静力学试验,分析接头的失效形式,最大载荷和能量吸收值。结果表明,铝弧焊的3种连接方式中对接的接头效率最高,达到64%,断位置位于距离焊缝中心约10 mm的热影响区;双面焊接次之,达到60.9%,拉断位置为热影响区;搭接较弱,为48.9%,拉断位置为焊缝处;FDS接头平均拉力最大,为8.39 kN,能量吸收效果为SPR接头的1.1倍,拉断形式为自攻钉剪切断裂,SPR接头平均拉力为7.11 kN,能量吸收大小为36.2 J,失效行为为铆钉从板材中脱离;相同条件下Clinch接头力学性能最低,吸能效果较差,失效形式为两层板铆点分离。     

汽车用6016铝合金板的连接性能研究

对汽车用6016铝合金板材的铆钉连接、冲压连接和点焊等连接性能进行测试分析,试验得出较优的连接工艺参数。铆钉连接和冲压连接接头的抗剪切力大小相当,而点焊接头的抗剪力略高。焊核中心硬度最低,为整个接头的薄弱区域。     

浅谈铆接缺陷及预防措施

1造成铆接缺陷的各种因素及预防措施（1）铆钉 铆钉杆直径的大小是由被铆件所承受的实际载荷决定的。然而，就金属板材的铆接来说，铆钉杆直径与被铆件的厚度有着密切的关系。     

基于螺栓-凹凸榫连接的地铁盾构隧道管片环缝接头刚度分析及应用

为研究盾构隧道纵向计算模型中螺栓-凹凸榫型式环缝接头刚度的非线性力学特性,分别建立管片环缝张开与错台模式下的环缝接头计算模型,通过分析不同环缝变形状态下接头连接构件力学特征,得到环缝抗拉和抗剪刚度的非线性规律;环缝接头采用非线性抗拉、抗剪弹簧模拟,构建基于三维实体-非线性弹簧单元的盾构隧道纵向沉降计算模型,并将其用于评价地面堆载对厦门地铁2号线滨海区段管片结构安全的影响。结果表明,对于外径6. 7 m、内径6 m、环宽1. 5 m、环缝由M30螺栓连接的盾构隧道:1)环缝张开超过1. 78 mm时,接头抗拉刚度降低为设计值的1%;张开超过10. 2 mm时,可认为抗拉失效。2)环缝错台小于6 mm时,抗剪刚度基本不变;错台超过9. 7 mm后,抗剪刚度降低至约为设计值的25%;错台超过30 mm时,可认为抗剪失效。3)隧道轴线方向的地表超载范围为d,管片纵向变形受影响范围为±3d,轴线50环管片差异沉降小于23 mm时,可满足曲率半径不小于《城市轨道交通结构安全保护技术规范》控制值15 000 m。     

U形UHPC永久模板RC无腹筋组合梁抗剪性能试验

为了研究UHPC永久模板RC无腹筋组合梁的抗剪性能,以UHPC永久模板的厚度和界面条件为试验参数,分别开展了UHPC材料力学性能与UHPC永久模板RC无腹筋组合梁四点加载试验。由于组合梁的抗剪性能与UHPC的基本力学性能密切相关,因此首先对UHPC的抗拉与抗压性能进行了试验研究。UHPC的力学性能试验结果表明,UHPC在单轴单调荷载作用下具有一定程度的应变硬化特征,其拉伸极限强度为4.87 MPa,极限拉应变为0.6%。在材料试验结果的基础上,通过考虑UHPC永久模板厚度与界面方式这2种试验参数,分别设计了1根RC参照梁,1根UHPC参照梁,以及2种UHPC/RC界面类型（光滑与均布剪力键）、3种永久模板厚度（15,20,25 mm）、共计6根U形UHPC永久模板RC无腹筋组合梁。在对这8根梁分别进行四点加载破坏试验的基础上,分析了UHPC永久模板不同厚度与界面类型对组合梁抗剪承载力的影响。结果表明：组合梁的抗剪承载力及其变形能力较相同尺寸及配筋的RC无腹筋梁至少提高了103.7%和117.7%;且无论何种界面类型下,抗剪承载力随着UHPC永久模板厚度的增加而增加;界面为均布剪力键的UHPC永久模板较光滑界面能提供更高的抗剪承载力与变形能力。最终,基于修正桁架模型理论,分析了UHPC永久模板与RC无腹筋梁的抗剪承载力及其抗剪构成,提出了UHPC永久模板RC无腹筋组合梁的抗剪承载力计算公式,且公式计算值与试验值吻合较好。     

铝合金自冲铆工艺分析

重点介绍了铝合金工艺设计规范、铝合金自冲铆试验方法及质量判定标准,以厚度1.0 mm和1.5 mm的5系铝合金板材铆接试验为例,为板材组合达到合格的自冲铆接效果提供了相应的铆接参数,包括合适的铆钉、铆模和铆接速度等,并依据视觉及剪切、脱落静力学试验结果和自冲铆接点的失效模式分析作为质量判定标准,为后续的工艺实施和实际生产提供技术上的有益参考。     

钢铝无钉铆接技术的工艺参数及静力学性能研究

研究了钢铝无钉铆接技术的工艺参数和静力学性能。通过田口方法和正交试验,评估接头剖视面颈部厚度、互锁深度,确定最优铆接方向及工艺参数;借助静载荷破坏试验,对比其与SPR连接,获得其静力学曲线及失效模式,分析材料等级、铆接方向、材料料厚对其静力学性能的影响。抗剪强度与上层材料强度正相关;抗拉强度与材料强度负相关;铆接方向从高强度到低强度,抗剪强度更高,从低强度到高强度,抗拉强度更高;上层料厚与下层料薄,抗剪强度更高;料厚的增加可提升抗拉强度。无钉铆接连接静力学性能相比SPR有所下降,可应用在非主要承载的车身结构区域。