无铆连接工艺的数值模拟及力学性能优化-分享版.pdf

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1、无铆连接工艺的数值模拟及力学性能优化周云郊机械与汽车工程学院广东省汽车工程重点实验室2目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语3目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语41、无铆连接过程的数值模拟Audi A8 D5 无论是燃油车还是新能源汽车，轻量化是实现节能减排的共性关键技术；铝合金等轻质材料的应用是实现轻量化的最有效的手段之一；混合材料连接面临技术挑战。51、无铆连接过程的数值模拟整体式下模分瓣式下模工作过程分瓣式下模优点：不需要铆钉；不需要预开孔；疲劳强度高于点焊；可连接同/异种材料；冷连接无热变形；缺点：静态强度低于点焊；对

2、塑性较差的金属难以形成有效连接；须双面可达；应用领域：发罩、行李箱等开闭件；门洞止口等部位；61、无铆连接过程的数值模拟71、无铆连接过程的数值模拟 材料：高强度钢板SPFC590、铝合金A5052-H34 厚度：均为1.5mm冲头凹模 考虑两种板料放置顺序：(1)钢在上、铝在下；(2)铝在上、钢在下。板料放置顺序对连接点的形成有决定性影响。81、无铆连接过程的数值模拟对拉伸和剪切试验各做三组试件：FFt1t2100505027夹持宽度30mmA5052-H34SPFC590F13030mm5050t1t225SPFC590A5052-H34剪切 拉伸和剪切试样失效形式均为颈部断裂；颈厚值比自

3、锁值对接头抗拉抗剪强度的影响更明显。91、无铆连接过程的数值模拟压边圈铝合金板A5052-H34高强度钢板SPFC590凸模凹模LS-DYNA轴对称模型材料屈服强度抗拉强度延伸率(%)流动应力SPFC59035554822=865 0.16A5052-H342112589.9=366 0.11 必须采用网格重划分技术以控制网格畸变，*CONTROL_ADAPTIVE。101、无铆连接过程的数值模拟大塑性变形铝板钢板铝板钢板0102030405000.511.522.533.5位移/mm模具载荷/KN实验仿真(1)在剖面形状上，吻合程度非常好；(2)具体数值上，颈厚值和自锁值误差分别为8.7%和

4、8.2%；(3)能够说明仿真分析的正确性。11目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语122、基于尺寸的连接工艺优化因素及水平x1冲头半径(2.3、2.5、2.7mm)x2冲头外倾角(1.5、3.0、4.5)x3冲头圆角半径(0.1、0.3、0.5mm)x4凹模沟槽深度(0.4、0.6、0.8mm)x5凹模深度(1.2、1.4、1.6mm)用正交表L27(3/13)构造27次试验方案，计算每个样本点颈厚值和自锁值，并拟合得到二次多项式近似模型：132、基于尺寸的连接工艺优化123452222212345121 3141 53.01832.47640.00590.4

5、250.12770.00690.44170.0001120.031170.11160.098830.0046460.048070.077450.08943xxxxxxxxxxx xx xx xx xU=123452222212345121 3141 50.082120.60620.042110.055330.59180.78410.13190.0001380.10690.053490.076090.017410.056090.22240.1278xxxxxxxxxxxNxx xx xx x12345,x x x x x123452.32.7,1.54.5,0.10.5,0.40.8,1.21.

6、6xxxxx设计变量：目标函数：Max（U）,Max（N）约束条件：多目标优化 自锁值U和 颈厚值N的决定系数R2分别0.987和0.99。142、基于尺寸的连接工艺优化自锁值自锁值U（mm）0.30.250.20.150.10.0500.20.250.30.350.40.4500.050.10.150.20.250.3颈厚值颈厚值N（mm）原设计点原设计点自锁值自锁值U(mm)Pareto前沿曲线前沿曲线 颈厚值和自锁值之间是相互矛盾的，此消彼长。#6、#8#9中，颈厚值/