【摘要】：自沖鉚技術(shù)是一種冷成型技術(shù),它由沖頭將半空心鉚釘壓下刺穿上板在底板中呈喇叭狀張開(kāi)變形,在兩層板或多層板中形成機(jī)械內(nèi)鎖。盡管自沖鉚是一種新型的薄板連接技術(shù),但是它的機(jī)械性能比傳統(tǒng)的點(diǎn)焊好。自沖鉚技術(shù)已在汽車行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,因此引起了其它工業(yè)領(lǐng)域廣泛的興趣。自沖鉚技術(shù)被譽(yù)為下一代連接技術(shù),是汽車輕量化過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。有限元方法及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為研究它的成型過(guò)程及參數(shù)優(yōu)化提供幫助,降低了研究成本。 為了更好的了解自沖鉚接頭成型過(guò)程及對(duì)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,本論文首先用數(shù)值方法及實(shí)驗(yàn)方法研究了自沖鉚接頭的成型過(guò)程。用動(dòng)力學(xué)軟件LS-DYNA基于Cowper-Symonds材料模型建立了2D軸對(duì)稱模型,用Lagrange方法及r-自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)模擬了整個(gè)成型過(guò)程。結(jié)合實(shí)驗(yàn)的力-位移曲線及接頭剖面圖驗(yàn)證了模擬的合理性。分析了摩擦系數(shù)、過(guò)程成型時(shí)間、塑性應(yīng)變比、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分時(shí)間間隔等參數(shù)對(duì)成型的影響,摩擦系數(shù)直接影響自沖鉚成型的質(zhì)量。 用ANSYS有限元軟件對(duì)不同彈性模量與不同泊松比的組合及不同彈性模量與不同密度組合的情況進(jìn)行了模態(tài)分析。研究了單搭自沖鉚接頭的自由振動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)泊松比對(duì)單搭自沖鉚接頭的固有頻率幾乎沒(méi)有影響；自沖鉚接頭的固有頻率隨著彈性模量的增加而增加,隨著密度的增加而減小。 在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上分析了自沖鉚接頭在外載荷激勵(lì)下的響應(yīng)狀況及在沖擊載荷下的瞬態(tài)性能。 最后研究了自沖鉚接頭及自沖鉚-粘復(fù)合接頭的拉伸剪切試驗(yàn),研究了其承載能力及破壞方式。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看主要有兩種破壞方式：鉚頭從下板中拉出及下板斷裂。 本文主要目的是實(shí)現(xiàn)自沖鉚過(guò)程數(shù)值模擬及研究自沖鉚接頭動(dòng)力學(xué)性能,為更深一步的研究提供基礎(chǔ)。
[Abstract]:Self-punching riveting technology is a kind of cold forming technology, which press the semi-hollow rivets into the bottom plate by punching head and open and deform in the bottom plate, forming the mechanical internal lock in the two-layer or multi-layer plate. Although self-punching riveting is a new thin-plate bonding technology, its mechanical properties are better than that of traditional spot welding. Self-punching riveting technology has been widely used in automobile industry, so it has aroused wide interest in other industrial fields. Self-punching riveting technology is regarded as the next generation connection technology, and it is a key technology in the process of automobile lightweight. The development of finite element method and computer technology can help to study its forming process and parameter optimization, and reduce the research cost. In order to better understand the forming process of the self-punching riveting head and optimize the process parameters, this paper first studies the forming process of the self-punching riveting head by numerical method and experimental method. A 2D axisymmetric model based on Cowper-Symonds material model was established by using dynamic software LS-DYNA, and the whole forming process was simulated by Lagrange method and r-adaptive mesh generation technique. The rationality of the simulation is verified by combining the experimental force-displacement curve and the joint profile. The influence of the parameters such as friction coefficient, forming time, plastic strain ratio and self-adaptive mesh interval on the forming process is analyzed. The friction coefficient directly affects the quality of self-punching riveting. The combination of different elastic modulus and Poisson's ratio and the combination of different elastic modulus and different density were analyzed by ANSYS finite element software. It is found that Poisson's ratio has little effect on the natural frequency of single-lap self-punching riveting head, and the natural frequency of self-punched riveting head increases with the increase of elastic modulus and decreases with the increase of density. On the basis of modal analysis, the response of self-punching riveting head under external load and transient performance under impact load are analyzed. Finally, the tensile shear test of the self-punching riveting head and the self-punching rivet-bond composite joint is studied, and its bearing capacity and failure mode are studied. According to the experimental results, there are two main failure modes: the riveting head pulling out from the lower plate and the lower plate breaking. The main purpose of this paper is to realize the numerical simulation of the self-punching riveting process and to study the dynamic performance of the self-punching riveting head, which provides the basis for further research.
【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】：2011
【分類號(hào)】：TH131.1

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本文編號(hào)：2329189