本文關(guān)鍵詞：輕金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接及鉆壓鉚接技術(shù)的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于節(jié)能和環(huán)保的要求,輕量化已成為汽車工業(yè)發(fā)展的方向。為了減輕汽車重量,可在汽車生產(chǎn)過程中增加輕質(zhì)合金(如：鎂合金和鋁合金)的用量。連接技術(shù)是擴(kuò)大輕質(zhì)合金使用的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的連接技術(shù)主要有焊接、機(jī)械連接以及電磁鉚接等多種。但由于輕質(zhì)合金的特點(diǎn),現(xiàn)有的連接技術(shù)并不完全適用,為此,鄭州大學(xué)材料物理實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了兩種輕質(zhì)合金板材的機(jī)械連接技術(shù)——旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接和鉆壓鉚接。試驗(yàn)研究表明,使用這兩種連接技術(shù)可以對(duì)多種輕質(zhì)合金進(jìn)行連接,而且連接接頭的性能優(yōu)良。為了對(duì)旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接和鉆壓鉚接技術(shù)進(jìn)行深入研究,分析試驗(yàn)結(jié)果,本文利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)兩種連接技術(shù)進(jìn)行了數(shù)值分析與研究,研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)通過對(duì)旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接和鉆壓鉚接的實(shí)際模擬分析表明,利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)兩種連接技術(shù)進(jìn)行數(shù)值分析研究是可行的。 (2)對(duì)AZ31鎂合金板材的旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接過程進(jìn)行了模擬分析,給出了鉚接成型過程中的網(wǎng)格變化、擠壓過程中位移、應(yīng)力和應(yīng)變矢量分布以及鉚釘周圍的板材材料中應(yīng)力和應(yīng)變分布,分析了沖頭壓力對(duì)鉚接接頭互鎖量的影響,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,模擬的鉚接成型過程及接頭截面形貌與試驗(yàn)結(jié)果基本一致；隨沖頭壓力的增加,模擬接頭的互鎖量增加,但當(dāng)沖頭壓力過大時(shí),鉚釘將出現(xiàn)明顯的鐓粗,這種現(xiàn)象以及模擬接頭互鎖量的定量分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合；鉚釘周圍的材料中出現(xiàn)的是壓應(yīng)力,并且下板材內(nèi)壓應(yīng)力明顯大于上板材。這種壓應(yīng)力分布可以對(duì)旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接接頭的疲勞試驗(yàn)結(jié)果給出合理的解釋。模擬分析結(jié)果為旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接技術(shù)的深入研究提供了理論參考。 (3)以6063變形鋁合金板材的鉆壓鉚接過程為對(duì)象,對(duì)鉆壓鉚接技術(shù)的成型過程進(jìn)行了模擬分析,給出了鉆壓鉚接技術(shù)的模擬成型過程和接頭的模擬截面形貌,通過與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)二者是一致的；模擬結(jié)果還顯示,沖頭壓力對(duì)鉆壓鉚接接頭機(jī)械互鎖的形成有明顯影響,互鎖量隨沖頭壓力的變化趨勢(shì)與試驗(yàn)結(jié)果基本相同,但數(shù)值偏小；模擬接頭的鉚釘周圍材料中也存在明顯的壓應(yīng)力和應(yīng)變分布,因而鉆壓鉚接接頭應(yīng)該表現(xiàn)出良好的疲勞性能,而試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這種判斷。 (4)對(duì)A356鑄造鋁合金的鉆壓鉚接過程進(jìn)行了模擬分析。雖然A356鑄造鋁合金板材表現(xiàn)出更高的脆性,但模擬結(jié)果表明,接頭的模擬成型過程、模擬截面形貌以及沖頭壓力對(duì)接頭機(jī)械互鎖形成的影響與6063變形鋁合金板材鉆壓鉚接過程的模擬結(jié)果類似,也與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。因而該技術(shù)也可用于脆性金屬板材的連接。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接 鉆壓鉚接 有限元模擬 ANSYS軟件
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH131.1;TG938
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 板材的主要機(jī)械連接方法12-15
• 1.2.1 傳統(tǒng)鉚接技術(shù)12-13
• 1.2.2 自沖鉚接技術(shù)13-14
• 1.2.3 電磁鉚接技術(shù)14-15
• 1.3 金屬板材機(jī)械鉚接技術(shù)有限元模擬簡(jiǎn)介15-17
• 1.3.1 半空心自沖鉚接技術(shù)的有限元模擬15-16
• 1.3.2 無鉚釘自沖鉚接技術(shù)的有限元模擬16-17
• 1.3.3 電磁鉚接技術(shù)的有限元模擬17
• 1.4 有限元模擬方法概況17-20
• 1.4.1 有限元模擬簡(jiǎn)介18
• 1.4.2 有限元分析的特點(diǎn)和基本步驟18-19
• 1.4.3 有限元模擬方法分類19-20
• 1.4.4 有限元模擬的應(yīng)用領(lǐng)域和常用軟件20
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容和主要技術(shù)路線20-22
• 2 ANSYS有限元模擬軟件簡(jiǎn)介22-28
• 2.1 ANSYS軟件概述22-26
• 2.1.1 ANSYS的發(fā)展歷史22-23
• 2.1.2 模塊設(shè)置23-24
• 2.1.3 軟件功能及模擬步驟24-25
• 2.1.4 軟件的應(yīng)用25-26
• 2.2 ANSYS/LS-DYNA的簡(jiǎn)介26-27
• 2.2.1 LS-DYNA的功能特點(diǎn)26-27
• 2.2.2 應(yīng)用領(lǐng)域27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 鎂合金旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接的有限元分析28-43
• 3.1 旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接原理簡(jiǎn)介28-29
• 3.2 旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接有限元模擬方法29-34
• 3.2.1 材料的介紹29-30
• 3.2.2 有限元模型的建立30-33
• 3.2.3 求解過程33-34
• 3.3 模擬結(jié)果與分析34-42
• 3.3.1 模擬結(jié)果34-39
• 3.3.2 旋轉(zhuǎn)摩擦壓鉚接試驗(yàn)和有限元模擬結(jié)果對(duì)比分析39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 鉆壓鉚接的有限元分析43-58
• 4.1 鉆壓鉚接原理簡(jiǎn)介43-44
• 4.2 鉆壓鉚接有限元模擬方法44-48
• 4.2.1 鉚接材料性能44
• 4.2.2 有限元模型的建立44-47
• 4.2.3 求解過程47-48
• 4.3 模擬結(jié)果及分析48-57
• 4.3.1 鉆壓鉚接模擬結(jié)果48-51
• 4.3.2 試驗(yàn)和模擬結(jié)果對(duì)比分析51-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 鑄造鋁合金板材鉆壓鉚接的有限元分析58-66
• 5.1 有限元模擬方法58-59
• 5.2 模擬結(jié)果及分析59-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 6 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表論文及研究成果71-72
• 致謝72

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