【摘要】：綠色設(shè)計(jì)制造作為一種新的設(shè)計(jì)理念,輕質(zhì)結(jié)構(gòu)和新輕型合金被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造中。在工程實(shí)際中,泡沫金屬作為結(jié)構(gòu)件通常與傳統(tǒng)致密金屬形成夾層結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用,泡沫金屬夾層板因能滿足剛度和強(qiáng)度要求,同時(shí)具有良好的吸能性被廣泛應(yīng)用于汽車制造和航空航天等制造業(yè)中。為了研究用自沖鉚接技術(shù)連接泡沫金屬夾層板結(jié)構(gòu)的有效性,本文對(duì)泡沫金屬夾層板自沖鉚接頭的成形質(zhì)量、接頭的靜力學(xué)性能和疲勞性能進(jìn)行研究,并分析了接頭的微觀失效機(jī)理。同時(shí)本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)自沖鉚接頭的強(qiáng)度預(yù)測(cè)進(jìn)行探索性研究,并在前期研究工作基礎(chǔ)上總結(jié)了基板強(qiáng)度與自沖鉚接頭強(qiáng)度和失效形式之間的關(guān)聯(lián)性。主要研究工作總結(jié)如下:1.對(duì)于自沖鉚接工藝的研究,采取110mm×20mm×1.5mm規(guī)格的AA5052鋁合金作為金屬板,分別使用20mm×20mm×1.0mm和20mm×20mm×1.5mm兩種尺寸的泡沫銅和泡沫鎳作為夾層板,對(duì)接頭的成形質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),研究在相同鉚接參數(shù)下泡沫金屬夾層板對(duì)自沖鉚接頭成形質(zhì)量的影響,為后期連接更多種類的泡沫金屬及相關(guān)工藝改進(jìn)提供參考。研究表明泡沫金屬的種類和厚度對(duì)自沖鉚接頭成形質(zhì)量有較大的影響,其直接影響接頭釘腳張開度和殘余底厚值的大小。2.在接頭的靜力學(xué)性能研究方面,對(duì)各組接頭進(jìn)行靜力學(xué)試驗(yàn),對(duì)比各組接頭的靜強(qiáng)度和能量吸收性能,分析泡沫金屬夾層對(duì)自沖鉚接頭靜力學(xué)性能的影響;此外還研究了各組接頭失效形式的差異,對(duì)每組接頭失效時(shí)的典型斷口進(jìn)行微觀分析,對(duì)接頭的靜態(tài)失效機(jī)理進(jìn)行研究。結(jié)果表明,泡沫金屬的種類和厚度影響接頭的靜力學(xué)特性,泡沫鎳夾層接頭的靜力學(xué)性能最優(yōu)。3.在接頭的疲勞性能研究方面,本文對(duì)無(wú)夾層自沖鉚接頭、1mm的泡沫鎳和泡沫銅夾層自沖鉚接頭進(jìn)行拉-拉模式的疲勞試驗(yàn),獲得各組接頭在三級(jí)載荷水平下的疲勞數(shù)據(jù)�；谌齾�(shù)經(jīng)驗(yàn)公式,采用S-N擬合法獲得各組接頭的F-N曲線,分析泡沫金屬夾層種類對(duì)自沖鉚接頭疲勞性能的影響及接頭的疲勞失效形式;利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)接頭疲勞失效斷口進(jìn)行了研究,分析了接頭的疲勞失效機(jī)理。結(jié)果表明泡沫金屬夾層板減小了自沖鉚接頭的疲勞壽命,其中泡沫銅和泡沫鎳在不同載荷水平下其對(duì)疲勞性能影響程度也具有差異性。4.在接頭強(qiáng)度預(yù)測(cè)方面,對(duì)AA5052鋁合金板進(jìn)行自沖鉚接正交試驗(yàn),采用灰色關(guān)聯(lián)度分析了各鉚接參數(shù)對(duì)接頭強(qiáng)度的影響程度,并通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了鉚接參數(shù)與接頭強(qiáng)度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,利用獲得的正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,并采用未參加訓(xùn)練的樣本驗(yàn)證該預(yù)測(cè)模型的有效性。結(jié)果表明:刺穿壓強(qiáng)和整形壓強(qiáng)對(duì)接頭強(qiáng)度影響最大,其中刺穿壓強(qiáng)對(duì)接頭強(qiáng)度起決定作用。采用LM算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有良好的泛化能力和預(yù)測(cè)精度,對(duì)未參加訓(xùn)練樣本預(yù)測(cè)精度高,其預(yù)測(cè)最大相對(duì)誤差為5.48%,預(yù)測(cè)精度超過(guò)90%。5.在基板強(qiáng)度與接頭強(qiáng)度及失效模式的關(guān)聯(lián)性研究方面,制備輕合金板材組合自沖鉚接頭,通過(guò)靜力學(xué)試驗(yàn)對(duì)比接頭的靜力學(xué)性能,分析基板強(qiáng)度對(duì)接頭靜強(qiáng)度和失效形式的影響。結(jié)果表明,基板強(qiáng)度影響接頭失效形式,當(dāng)兩基板的屈服強(qiáng)度差別較大時(shí),接頭失效形式為屈服強(qiáng)度較低的板斷裂;當(dāng)兩板屈服強(qiáng)度接近時(shí),接頭因鉚釘與基板分離失效;當(dāng)接頭失效形式相同時(shí),基板強(qiáng)度影響接頭靜失效載荷的大小。
【圖文】：

2.5Tab.2.5 Nomenclature of different jointsAA AA5052 AA5052AN AA5052 1mm AA5052AC AA5052 1mm AA5052AN1 AA5052 1.5mm AA5052AC1 AA5052 1.5mm AA5052
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG938

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2685096