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。     

极限温度下的CFRP-铝合金粘接接头耐久性研究

对碳纤维增强复合材料(CFRP)粘接接头在极限温度下的耐久性进行了研究。分析CFRP表面粗糙度对粘接性能的影响,并制作了AL-AL和CFRP-AL单搭接接头,分别测试80和-40℃环境下不同老化周期后的接头失效载荷。结果表明:砂纸打磨能有效提升CFRP粘接效果。但随着粗糙度进一步增加,CFRP-AL接头承载能力逐渐降低;在高温下,AL-Al接头性能由胶粘剂后固化决定,而CFRP-AL接头高温耐久性受到胶粘剂后固化和CFRP老化的共同影响;低温老化对AL-Al接头性能无明显影响,而CFRP-AL接头失效载荷在热应力的影响下出现下降。最后建立了CFRP-AL接头内聚力模型,定义了温度退化因子,实现极限温度持续作用下的接头失效预测。     

差压铸造铝合金车轮支架的疲劳失效对比研究

为了阐明某车型三差压铸造铝合金车轮支架在相同台架试验过程中的疲劳寿命差异较大的原因,通过化学成分、力学性能、断口、金相以及CAE等分析手段,研究了这些车轮支架的失效机制。结果表明,这3种车轮支架的化学成分和力学性能相近,且开裂的裂纹源区均位于高应力区。不同的是,在疲劳寿命最高的车轮支架的裂纹源区中没有明显的缺陷,而在疲劳寿命中等的车轮支架的裂纹源区中存在凹坑和氧化夹杂,在疲劳寿命最差的车轮支架的裂纹源区存在大量的微观孔隙聚集、Si元素偏析、氧化夹杂以及针状Fe相。上述微观结构的差异是造成这些车轮支架表现出不同疲劳寿命的主要原因。     

面向刚度设计的 GFRP 和 VRB/GFRP 混合层合板应变能密度分布研究

针对 VRB/GFRP混合结构刚度优化设计复杂而耗时这一问题,利用有限元法分析了 GFRP铺层角度和铺层数量、VRB厚度分布形式对两种层合板刚度特性及各组分应变能密度分布的影响规律。研究结果表明,应变能密度越小能表征更好的刚度性能;抗弯与抗凹工况下,采用# （0/90） 铺层角度、增加 GFRP铺层数量以及 VRB采用 0.9-1.8-0.9 mm 的厚度分布形式时,VRB/GFRP层合板各组分的应变能密度分布更加均匀,从而获得更好的刚度性能。     

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。     

电池包用 5083 铝合金断裂失效研究

随着汽车安全法规的逐渐严苛、新能源汽车轻量化趋势的不断深入,电池包安全成为新能源车型安全的核心。文章以主要应用于新能源汽车电池包侧护板的 5083 铝合金为研究对象,通过铝合金静态拉伸、动态拉伸、静态缺口拉伸、中心孔拉伸、剪切、拉剪等试验获得了铝合金在不同应力状态下的力学性能,采用自研软件建立和标定了材料应变硬化曲线和修正莫尔-库仑（MMC）断裂损伤模型参数,并通过三点弯曲试验和动态穿孔验证了 MMC 失效模型的合理性。结果表明,本研究中得到的失效模型可以较好地预测 5083 铝合金断裂失效行为,为新能源汽车电池包的安全性能分析提供了有力的材料数据基础。     

FSC赛车碳纤维悬架铝制接头设计与粘接方法研究

碳纤维复合材料能够减轻重量、具有良好性能,非常适用于FSC赛车悬架系统,但碳纤维悬架的制作工艺水平制约其在赛车上的使用。针对这一问题,论文进行了FSC赛车碳纤维悬架铝制接头设计与粘接方法研究。对碳纤维悬架制作过程中铝制接头进行了设计,接头与碳纤维管粘接工艺进行了分析。通过多组对比试验,基于试验数据选取合适变量组合。试验验证结果表明:确定的FSC赛车碳纤维悬架铝制接头设计与粘接方案能够满足FSC赛车悬架杆系设计要求。     

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。     

斜拉索索端密封胶粘接性能对比试验研究

优选4种不同类型的密封胶进行拉伸试验,检验其与聚乙烯的粘接剪切强度,结果表明,703硅橡胶的性能要优于其它3种材料,建议考虑选用此密封胶作为斜拉索索端密封材料。     

铆接铝合金板铆钉失效缺陷检测方法研究

针对车身用铝合金板内部铆钉缺陷特征提取难度大、缺陷类型与程度识别准确率低的问题,提出一种基于高斯卷积深度信念网络与双向长短期记忆网络相结合的铆钉失效缺陷诊断模型与检测方法。首先,面向5种铆钉断裂缺陷设计试件并搭建自动检测系统,通过规划和调整探头姿态有效地降低提离效应对检测信号的影响。其次,设计双网络融合诊断模型提取和学习多维度缺陷特征信息,解决检测曲线中由时序变化特性和空间分布状态表征的缺陷信息提取难题。实验结果表明,与传统卷积网络及单一深度信念网络相比,优化后算法诊断模型的平均准确率为99.85%,相比提升了14.54%,且具有良好的通用性和鲁棒性,可实现铆钉内部缺陷的在线诊断。     

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。     

十字形铝合金骨架连接接头优化设计

在铝合金客车车身骨架分析的基础上,对十字形连接接头进行结构优化,再利用HyperWorks对原有骨架和新型连接接头进行对比分析。最后在保证性能的基础上对新型连接接头进行尺寸优化,开发出质量更轻的铝合金连接接头。     

铝合金客车垂直型骨架连接接头优化设计

在铝合金客车车身骨架工艺分析的基础上,针对三根互相垂直骨架的连接接头进行结构优化,再利用Hyper Works对原有骨架连接接头和新型连接接头进行对比分析,最后在保证性能的基础上对新型连接接头进行尺寸优化设计,开发出质量更轻、连接强度和刚度更优的铝合金连接接头。     

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。     

铝合金车轮支架台架开裂失效分析

对两件开裂的车轮支架(编号分别为1#、2#)进行失效分析。试验过程中首先产生疲劳开裂损伤,后续过程中受较大载荷作用疲劳裂纹发生快速扩展从而形成宏观可见裂纹。通过观察、金相分析,光谱分析及电镜分析认为:1#车轮支架筋条上存在一条裂纹,开裂模式为疲劳开裂,发生开裂的原因应与筋条表面存在聚集态疏松缺陷导致其抗疲劳性能降低有关;2#车轮支架两筋条上各存在一条裂纹,二者开裂机理一致。     

CFRP/GFRP层间混杂约束混凝土圆柱强度和延性性能试验研究

设计了不同铺层方式、铺层厚度的CFRP/GFRP约束混凝土圆柱,采用单轴压缩试验研究约束柱的强度和延性性能,给出了约束柱的强度公式。研究表明,CFRP/GFRP约束混凝土柱改变了单一FRP约束混凝土柱破坏时的脆性特征,约束柱的强度和延性显著改善。     

铝活塞热障层粘接金属的失效与对策

针对低散热发动机热障层活塞铝合金和陶瓷层间起过渡层作用的粘接金属之失效原因，提出设计粘接金属的成分和工艺条件。     

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。     

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。