自冲铆接Al-5052接头在不同样品结构下的疲劳强度评估【中文7500字】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共21页)
编号：10197689
类型：共享资源
大小：7.79MB
格式：ZIP
上传时间：2018-06-14
上传人：闰***
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
15
积分
- 关 键 词：
-
铆接
al
接头
不同
样品
结构
疲劳强度
评估
中文
- 资源描述：
-
自冲铆接Al-5052接头在不同样品结构下的疲劳强度评估【中文7500字】,铆接,al,接头,不同,样品,结构,疲劳强度,评估,中文
- 内容简介：
-
【中文 7000 字】自冲铆接 Al-5052 接头在不同样品结构下的疲劳强度评估Se-Hyung Kang，Ho-Kyung Kim 韩国,首尔 139-743，首尔国立科学技术大学研究生院，韩国,首尔国立科学技术大学机械与汽车工程系首尔 139-743 文章历史：2015 年 1 月 21 日收到以修订形式收到 2015 年 5 月 7 日接受 2015 年 5 月 10 日2015 年 6 月 5 日在线提供关键词：SPR 接头 疲劳寿命 Coach-peel tensileshear 等效应力 强度因子在这项研究中，静态和疲劳试验采用 Al-5052 钢板的 coach-peel，cross-tension 和 tensileshear 试样进行，以评估 SPR 接头的疲劳强度。假设疲劳寿命为 106 次，疲劳寿命的疲劳寿命分别为 11，14和 34，则疲劳寿命限值与静态疲劳寿命的比值分别为 cross-tension 和 tensileshear 几何形状。等效应力强度因子范围可以正确预测当前的实验疲劳寿命。由于上下板之间以及铆钉与这些板之间的微动损伤而发生疲劳裂纹。1.简介目前汽车行业的主要目标之一是降低汽车的重量。为了实现这一目标，汽车行业需要一种新的连接技术，以取代轻金属（如铝和镁合金）的点焊。铆接方法通常被认为是点焊的替代方法。在可用的几种铆接方法中，由于其自身的许多优点，自冲铆接（以下称为 SPR）工艺越来越受欢迎。SPR 不需要预钻孔，并且此方法可用于加入各种材料，包括相似或不相似材料的组合。SPR 本质上是一种冷成型连接工艺。在 SPR 过程中，通过冲头将半管状铆钉压入片材中。铆钉刺穿上部片材，并且在镦锻模具的影响下，fl 进入底部片材。两片之间形成机械联锁，这对接头的结构强度至关重要。一些作者已经对许多材料研究了 SPR 接头的疲劳强度1-6。例如，Mori 等人2检查了铝合金板材中点焊和自冲铆钉接头的静态和疲劳强度在 tensileshear 和 cross-tension 配置下。他们观察到，虽然自冲铆接头的静态强度约为点焊接头的 1.5 倍，但疲劳强度在十层剪切构型中增加了约三倍。他等人。 3研究了由铝合金和铜合金组成的类似和不相似金属板的 SPR 接头的强度，刚度，抗冲击性，失效模式和失效机理。他们报道，SPR 接头的疲劳强度很大程度上受板材性能的影响，并且 SPR 接头的静态强度和疲劳强度都随着接头刚度的增加而增加。Xing 等人4研究了多铆钉 SPR 接头的静态和疲劳强度。他们报告说，这些水平受到铆钉数量和铆钉分布模式的影响。 Franco 等人5研究了使用 SPR 连接铝合金和碳纤维复合材料的可能性。即使对于接近接头最大静态阻力的载荷振幅以及相当大的疲劳强度范围，他们也报告了 SPR 接头疲劳强度的大值。 Su 等人6研究了铝板 tensileshear 试样中 SPR 和搭接接头的疲劳行为。他们报告说，这些关节的实验疲劳寿命可以使用结构应力解决方案进行估算。然而，SPR 接头的疲劳寿命数据通常作为所施加载荷范围的函数报告7-9。报告的疲劳强度数据不足以应用其他类型的标本，因为管理的各种因素不明确他们的疲劳强度。SPR 接头试样的疲劳寿命通常取决于载荷大小，载荷类型，试样的尺寸和配置，板材和其他因素。即使铆钉直径，板材和板厚相同，由于不同的加载类型，表示疲劳强度的载荷范围幅度也会因样本类型而异。因此，为了设计具有 SPR 接头的结构，需要在几种类型的加载下的 SPR 接头的疲劳强度数据。为了解决这个问题，需要采用一般的结构参数，如应力，应变和多轴疲劳标准来评估这些接头的疲劳寿命。迄今为止，还没有关于合适的疲劳强度参数的报告来关联具有不同样品结构的 SPR 接头的疲劳寿命。图 1. Al 5052-H32 合金的应力 - 应变曲线。表 1 Al5052-H32 的机械性能。材料 ru (MPa) ry (MPa) E (GPa) Elong. (%)Al5052-H32 251.7 186.7 78.3 10因此，在本研究中，使用 Al-5052 铝合金板材的 coach-peel，cross-tension和 tensileshear 试样进行恒定载荷下的疲劳试验，以评估不同试样配置下 SPR接头的疲劳强度。 SPR 接头试件的实验疲劳寿命也是使用疲劳强度参数估算的。最后，提出了评估三种试样疲劳寿命的适当参数。2.实验程序2.1 标本制备和疲劳试验SPR 连接厚度为 1.5mm 的 Al5052-H32 铝合金板。为了获得有限元结构分析的拉伸应力 - 应变曲线，对片材进行了拉伸试验。将拉伸试样机分别加工成70mm 和 12.5mm 的均匀标准长度和宽度，图 1 显示了 Al5052-H32 合金的工程应力 - 应变曲线。材料的机械性能总结在表 1 中。图 2 三种类型的 SPR 试样的几何形状：（a）coach-peel，（b）cross-tension（c） tensileshear。图 3.铆接后 SPR 接头的横截面图 4.关于 SPR 接头中心截面的 2-D 网格。图 5. SPR 接头的三维有限元模型：（a）coach-peel，（b）cross-tension 和（c ）tensileshear 试样。图 6.针对 SPR 样品的最大 tensileshear 力的冲压力。图 7.三种样本类型的施加载荷与位移曲线的比较。如图 2 所示，使用了 cross-tension 和 tensileshear 试样来评估 SPR 接头的静态强度和疲劳强度。使用具有铝表面涂层（Almac ）的 0.35 重量碳钢钢铆钉。直径为 5.0mm，长度为 5.0mm 的铆钉由 Henrob 公司供应。容量为 100kN的伺服液压万能试验机（Instron 8516）用于 SPR 连接，静态和疲劳试验。 SPR加入过程使用了特殊的夹具。该夹具由一个冲头，一个模具和一个压边夹具组成。通过用液压夹具固定模具和冲头，将夹具安装到万能试验机上。在 SPR 过程中，冲头将铆钉推过坯料夹持器中的孔，同时，模具朝向坯料夹具移动，以夹持位于模具和坯料夹具之间的上部和下部片材。疲劳试验在 tensileshear 试样的 12Hz 频率下的载荷比率 R =（Pmin / Pmax）为 0.1，以及车辆剥离和 cross-tension 试样的频率为 2Hz 下进行。2.2 SPR 接头试件的结构分析对单个自冲铆钉进行了三维有限元分析（FEA）。如图 3 所示，SPR 接头不是完美的轴对称。因此，如图 4 所示，在铆钉从其中心平均尺寸之后，确定了SPR 接合后铆钉的形状和尺寸。最后，如图 5 所示，使用单个 SPR 接头的 FEA模型已经完成了教练式剥皮，cross-tension 和 tensileshear 试样的几何形状。FEA 分析使用 ABAQUS（6.6 版）进行解算器和 HyperMesh（版本 7.0）作为前处理器和后处理器。表 2（a）coach-peel ，（ b）cross-tension 和（c）tensileshear 试样的总结疲劳试验结果。 注意：1 和 2 分别描绘了上部和下部纸张的开裂失败。Pamp (N) Nf (cycles) Failure type166.1 14,646 1135.9 28,393 1117.8 40,836 199.6 71,030 190.6 121,321 187.6 429,880 181.5 732,905 175.5 399,278 169.4 1,785,200 1(b)340.7 51,232 1327.6 71,473 1288.2 97,449 1275.1 191,206 1262.0 299,691 1248.9 334,617 1235.8 617,116 1222.7 673,989 1216.2 662,414 1203.1 973,297 1209.6 1,061,163 Non(c)1389.6 139,714 11327.8 239,369 11312.4 199,629 11296.9 340,824 11281.5 474,155 21273.8 554,891 11266.0 110,889 11250.6 463,045 1,21242.9 542,731 1,21235.2 432,344 21219.7 364,706 21212.0 744,908 21204.3 495,545 11204.3 1,177,302 11188.8 1,317,694 21173.4 912,297 21158.0 774,896 21158.0 640,458 11142.5 1,580,590 21142.5 984,742 21127.1 2,004,214 21080.8 1,909,862 21065.3 1,467,037 21034.4 1,944,137 21003.6 2,208,391 2972.7 3,575,872 Non一个关节标本用 C3D6 和 C3D8 的固体元素建模。 cross-tension 和 tensile-shear 试样的模型由 53,522 个节点组成，其中 44,480 个单元，57,176 个节点，47,376 个单元，57,161 个节点和 47,576 个单元。借助于主 - 从技术引入了铆钉与片材之间以及上下片材表面之间的接触。铆钉和薄板之间以及上下薄板表面之间的摩擦系数分别假设为 0.2 和 0.15 10。在结构分析中采用了真实的应力 - 应变曲线数据，如图 1 所示，采用非线性运动学淬火弹塑性材料模型。3.实验结果和讨论3.1.SRR 连接的最佳冲压力对于 SPR 试样，接头强度取决于钢板厚度，铆钉直径，模具几何形状，连接力和其他因素。在这项研究中，对具有不同冲压力量的 tensileshear 试样进行了一系列单调拉伸试验，以确定最佳冲压力。图 6 显示了本研究中 SPR 试样的冲击力与最大 tensileshear 力的关系。每个数据点是两个样本的平均值。随着冲压力的增加，最大 tensileshear 力不断增大。如图 6 所示，冲击力为 21kN，随后出现峰值，达到峰值。因此，当前SPR 连接条件下的最佳冲裁力为 21kN。所有的 coach-peel，cross-tension 和tensileshear SPR 接头疲劳试样都是在 21kN 的最佳冲压力下制造的。3.2.SPR 接头单调强度的评估图 7 显示了在 21 kN 的冲压力作用下产生的 cross-tension 和 tensile-shear SPR 试样的抗位移力后的单调测试结果。coach-peel，cross-tension 和 tensile-shear 试样的最大力分别约为 700N，1650N 和 3450N。上部和下部片材在达到最大力量后部分分离并失败。在相同的施加载荷下，coach-peel 和 cross-tension试样的位移量大于 tensile-shear 试样的位移量。这意味着与 tensileshear 载荷相比，SPR 接头易受到车辆剥离和 cross-tension 载荷的影响。这也发生在点焊和机械压接11。图 8.三种类型试样的载荷幅度与失效循环次数的关系。3.3 评估 SPR 接头的疲劳寿命对疲劳寿命和失效模式进行了总结，如表 2 所示。疲劳寿命和失效模式见表 2。coach-peel ，cross-tension 和 tensile-shear 试样。疲劳失效时间被定义为样本可见的失效。发现 tensile-shear 试样的疲劳强度远高于 coach-peel 和
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号