铝合金传动轴搅拌摩擦焊研究现状及展望

为顺应汽车行业轻量化趋势,铝合金传动轴替代钢制传动轴迫在眉睫,而铝合金传动轴传统的氩弧焊制造方法存在例如强度低、耗能高、易形成焊接缺陷等诸多不利因素。搅拌摩擦焊是一种无须焊接填充材料的固相连接技术,其通过焊接头的高速旋转产生的摩擦热,将被焊接材料局部塑性化,高速旋转的焊接头向一个方向运动时,被塑化的焊接材料由于受旋转摩擦力的影响会向焊接头的相反方向流动,最终被焊材料在温度降低的过程中固化为致密的焊缝。本文通过对比传动轴氩弧焊和搅拌摩擦焊的优劣,发现搅拌摩擦焊能够很好地解决铝合金传动轴氩弧焊的各种缺陷问题。     

铝合金焊接结构塑性变形及断裂失效预测方法

铝合金焊接接头力学性能不均匀加大了焊接结构变形及开裂失效预测的难度。通过特殊样件拉伸试验,结合有限元反求方法获得了铝合金焊接接头焊缝、热影响区局部材料参数,建立从细观损伤力学角度预测铝合金焊接结构变形开裂的GTN(Gurson-Tvergaard-Needlemen)损伤模型。将焊接接头按照材料性能差异进行分区,构建精细有限元模型,采用Ls-dyna软件结合GTN损伤模型对铝合金拼焊薄壁梁结构轴向压溃变形及开裂失效进行了预测,预测结果与试验吻合很好,验证了该方法的有效性。     

汽车车身铝板材料回填式搅拌摩擦点焊技术试验研究

为研究回填式搅拌摩擦点焊的技术原理以及在车身焊接中的应用可能性,采用6系铝合金板材为试验材料开展回填式搅拌摩擦点焊工艺研究,研究焊接接头的界面结构,分析工艺参数、搭接边宽度对力学性能的影响。由试验结果可知,界面结构分为焊核区、热机影响区、热影响区和母材区;随着板厚增加,搅拌摩擦点焊接头强度增大;同时焊接时建议薄板在上,厚板在下。最终利用该技术完成乘用车铝合金发动机罩内板总成焊接应用试验,焊点强度满足使用要求。     

电动汽车用7075铝合金搅拌摩擦焊性能研究

为了解决电动汽车电池能量密度不达标问题,电池壳采用7075铝合金代替6系铝合金,研究7075铝合金焊接性能,分别对7075和7075-T6进行搅拌摩擦焊,及对7075焊后T6热处理,并且焊后进行力学性能对比分析及显微组织观察。得出结论:未经热处理的7075铝合金搅拌摩擦焊缝系数可达0.96;热处理后焊缝抗拉强度有所提升,但焊前热处理强度提升明显;焊前热处理和焊后热处理的焊缝抗拉强度与转速/焊接速度具有相同的变化趋势,均在转速1600r/min,焊接速度600/min时获得较高抗拉强度。为实际生产过程中7075铝合金的热处理及焊接状态的选择提供参考。     

三重摩擦摆隔震梁桥的一种简化设计方法

三重摩擦摆(TFP)系统是具有自适应特性的被动隔震支座,在不同运动状态下可形成多个相互独立的摩擦摆,能够适应不同设防水准的地震需求,因而得到日益广泛的工程应用。为了给出简单实用的计算方法,作者对TFP设计参数进行简化,根据运动状态假定推导了不同运动阶段的等效刚度、等效阻尼以及等效周期等基本参数的计算公式。给出了采用此类TFP隔震规则梁桥的简化设计方法,并将TFP隔震连续梁拱桥简化为等效单自由度模型,计算了等效模型的等效力学参数,得到了简化模型的支座设计位移和墩身地震力,并对简化模型进行了抗震设计。简化算法和有限元模型的计算结果比较,表明了本文简化模型和算法的合理性。     

搅拌摩擦焊接技术在汽车制造中的应用研究

搅拌摩擦焊接是固相连接技术，焊接过程中形成精细的锻造组织，具有较高的接头性能。在介绍搅拌摩擦焊技术的基础上，对该技术在汽车制造业中的应用进行了探讨。对搅拌摩擦点焊技术进行了介绍。由于搅拌摩擦点焊具有成本低、耗能少等优势，可完全替代传统点焊方法用于汽车制造。     

汽车钣金的搅拌摩擦焊接组织与性能分析

母材主要是以有色金属6061 (铝合金)和黑色金属304 (不锈钢)的汽车钣金构成的,运用摩擦搅拌焊接的科学连接工艺,对这两种汽车钣金进行了同质焊接,然后又对接头进行了力学性能、显微组织、疲劳性能、抗腐蚀程度测试,其中304不锈钢汽车接头系数高达80%,疲劳性能占母材的85%,而304不锈钢汽车更加出色,其接头系数为91%,疲劳性高达94%,通过实验结果表明汽车焊接头品质较高,基本具备抗腐蚀性、抗疲劳性。     

整车耐撞自冲铆连接仿真失效参数求解方法研究

研究提出了一种基于Ls-dyna软件的自冲铆连接整车耐撞仿真方法,结合不同受力状态下的试验及有限元分析,求解不同受力状态下的自冲铆连接的失效参数,从而在保证仿真精度的同时提升仿真计算效率。在基于试验设计的基础上,首先建立了铆接接头的精细仿真模型,并利用*CONSTRAINED＿SPR2建立了简化的仿真模型,以试验与精细仿真结果的提取值作为简化参数输入,可极大提高整车耐撞模型的运算速度。该方法通过与试验结果标定分析,可实现自冲铆连接失效力峰值仿真精度达90%以上,可应用于整车级耐撞分析。     

日本首座铝合金桥面板-钢梁桥——蒲原化学桥

<正>目前,公路桥桥面板材料一般采用混凝土材料和钢材,但是随着桥梁使用年限的增长,疲劳荷载损伤和腐蚀等问题将会越来越严重,今后需要维修和更新的桥梁将会迅速增长。日本轻金属制品协会将铝合金大型挤压型材通过FSW(摩擦搅拌焊接,见图1)组成单元构件,再通过高强度螺栓组拼成桥面板。铝合金桥面板一般采用A6061-T6铝合金,日     

考虑焊接螺母的排气管支架疲劳优化研究

针对在四通道液压振动台及试车场路试过程中,某样车排气管支架出现的焊接螺母疲劳开裂问题,在考虑焊接螺母焊点和螺栓预紧力的前提下,建立开裂支架的局部非线性有限元模型,根据Miner线性疲劳累计损伤理论和材料S-N曲线,对正弦信号激励下的排气管支架进行疲劳分析。在此基础上,提出优化方案,进行仿真疲劳寿命预测,并对简化后的局部排气管支架模型进行疲劳验证,优化前后的仿真模型寿命曲线趋势与试验结果基本吻合,危险区域分布与试验一致。针对焊接螺母或者螺栓连接的支架疲劳开裂问题,在考虑螺栓预紧力的基础上,建立局部模型疲劳分析并结合试验验证,提出优化方案解决问题。试验结果表明,该流程方法对解决实际问题具有一定的借鉴意义。     

磁悬浮列车铝合金车体制造及焊接工艺研究

本阐述了磁悬浮列车铝合金车体的制造及焊接工艺。采用钨极氩弧焊对型材6063A进行了焊接，并对焊接接头的力学性能进行了试验，同时对焊缝进行了射线探伤和金相试验，分析了焊缝中气孔的分布特点和种类，提出了预防措施，为6063A材料在磁悬浮列车上的应用提供了理论依据和工艺依据。     

解决汽车铝合金件焊接难的新方法——搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊简介搅拌摩擦焊是靠摩擦产生热量来进行焊接，所以节能显著，而且十分适用于异种金属焊接。搅拌摩擦焊的实质是在高速转旋的摩擦头上装一特殊形状的凸柱刺人工件面内，摩擦加热被焊金属成塑状态，同时搅拌金属形成一个旋转空洞，旋转空洞随摩擦头而前移，其后被挤出的塑性金属添入空洞，冷却后形成致密焊缝。这种方法突破了只能对焊杆或旋转面堆焊，可以焊对接焊、搭接焊、角接焊和点焊，因而可以在航空、汽车、铁道、车辆等工业中应用。例如，美国波音公司有搅拌摩擦焊专用车间生产大型焊接结构，     

一种新型黏弹性材料的力学性能试验研究

该文对一种新型黏弹性材料进行了力学性能的试验研究。通过对不同尺寸规格的新型黏弹性体进行正弦波和地震作用的加载,研究该材料的尺寸相关性。通过对新型黏弹性体进行不同应变幅值、不同加载频率、不同温度下的力学性能试验,研究该材料在不同工况下的等效剪切模量、等效阻尼比等力学性能及其变化规律。并对该材料进行了老化性能试验。结果表明:该新型黏弹性材料具有极强的耗能能力和良好的剪切变形能力,该材料在200%剪应变下等效阻尼比可达40%以上,在400%剪应变下力学性能仍保持稳定。该新型黏弹性材料不具备尺寸相关性,其力学性能与应变幅值明显相关、与加载频率相关性不大、与温度相关性较小。该材料抗老化性能良好。     

基于有限元法的铝合金轮毂耐冲击研究

本论文以三维造型软件UG和非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA为工具,建立了包括铝合金轮毂,轮胎和冲击块在内的非线性有限元力学模型。有限元模型的建立结合试验定义了铝合金的材料参数;依照ANSYS/LS-DYNA接触算法中罚函数方法的要求定义了轮毂与冲击块和轮胎与冲击块的接触;同时根据轮毂各部位的结构和功能特点在有限元网格划分时运用了分块划分的方式,大大降低了单元和节点数量,提高了计算效率。对所建立的非线性有限元模型进行数值模拟和仿真,对危险部位失效的可能性进行了预测,以实际冲击试验对两个不同冲击部位进行试验验证。同时研究了减薄轮毂厚度对轮毂耐冲击性的影响。该有限元模型的建立和分析方法为轮毂设计人员在前期开发时提供了有益的思路。     

等效加劲板单元在U形加劲板稳定性计算中的应用研究

为解决大跨度扁平钢箱梁主梁U形加劲板数值仿真时计算模型过于庞大的问题,提出一种等效加劲板单元有限元计算理论和U形加劲板的简化方法。通过将U形加劲板中U形小箱肋简化为等效加劲条的处理方式,重新分配盖板的横向刚度,计算等效加劲肋对板件受力的影响,采用基于Ansys平台二次开发的Fortran语言进行稳定性分析,与全真壳单元有限元模型进行对比。结果表明：与全真壳单元模型相比,该文提出的等效加劲板单元模型挠度计算结果相对误差仅为5.9%,低阶模态下屈曲系数相对误差仅为2%左右;在该文计算平台的处理下,采用等效加劲板单元模型获得的前5阶模态的时间仅为全真壳单元的1/3左右。     

摩擦焊技术在汽车制造业中的应用与探讨

旋转摩擦焊技术在汽车制造业中应用得最多,主要用于汽车零部件中轴类零件的焊接。随着摩擦焊技术的发展,已经涌现出径向摩擦焊、搅拌摩擦焊等技术,摩擦焊技术已经扩展到铝合金车轮、燃油箱、汽车电子产品的焊接。本文通过对摩擦焊技术在汽车工业中应用的论述,期望推广摩擦焊技术使其应用于汽车零部件及车轮、车桥、车身总成的焊接,同时探讨其新的应用思路。     

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...     

船桥碰撞数值模拟方法研究

数值仿真是进行船桥碰撞研究的一种重要方法,先对船桥碰撞数值模拟中涉及到的材料本构模型、网格划分、流固耦合作用及其简化、摩擦作用和桩土相互作用等五个方面的问题进行了总结归纳,并给出了某桥梁船撞问题的分析实例,最后对船桥碰撞数值模拟技术的发展做出展望。     

汽车用铝合金吸能盒结构优化设计

提出将近似模型技术和数值优化方法引入到汽车用吸能盒的耐撞性优化设计中,成功设计了一款铝合金吸能盒,在确保碰撞性能的同时尽可能地减轻了重量。对某乘用车钢制吸能盒进行了碰撞仿真分析,确定评价吸能盒碰撞性能的关键参数。以钢制吸能盒为基础进行铝合金材料替换,对比分析多个截面形状的铝合金管件,得到符合要求的铝合金吸能盒截面形状。采用近似模型优化方法,以铝合金吸能盒边长、厚度和材料屈服强度为设计变量,进行优化设计。根据优化结果试制铝合金吸能盒,通过静压试验验证了铝合金吸能盒在实现减重58%的同时,进一步提高了强度性能。     

高PV车用摩擦材料的研究

研究了以Al2O3为基分添加和复合添加固体润滑组元石墨和氮化硼制备的三种陶瓷磨擦材料的组织组成、微观结构特征及力学性能,并在MG-200磨损试验机上进行了不同温度下的摩擦磨损试验研究.结果表明三种摩擦材料均具有良好的耐磨性能和较高的摩擦系数,其中含BN的摩擦材料比含石墨的摩擦材料具有更好的力学性能和摩擦磨损性能,可适合于高速重载(高PV)车辆离合器使用.