平底无铆塑性连接的成形规律和力学性能研究

作     者：张惠阳 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈超;郝长千

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：平底无铆连接 铝合金 力学性能 载荷 塑性成形 

摘      要：轻量化已经成为世界汽车发展的潮流和趋势。铝合金的大量应用在实现车身轻量化的同时,也对现有车身连接技术提出了新的挑战。近些年迅速发展的无铆塑性连接技术为此提供了全新的解决方案。无铆连接为材料冷变形的连接工艺,已经被广泛用于汽车行李箱、机盖、车门和翼子板等处。平底无铆连接工艺克服了传统无铆接头在下模侧具有凸起的缺陷,可以被应用于功能性表面和可视化区域,逐渐成为了国内外研究的热点。本文针对平底无铆连接工艺的塑性成形过程和失效机理、力学性能的影响因素及其作用机制、力学性能提升方法等进行了系统深入的研究。基于ABAQUS有限元软件平台,利用获得的材料的弹-塑性本构方程,建立了平底无铆塑性连接的有限元模型。通过有限元分析,揭示双层板材间机械锁的形成过程中内部应力场、应变场的演化规律。采用数值模拟和试验研究相结合的方法,获得了接头成形过程中的材料流动行为。对失效接头的断口进行分析,揭示了其失效机理,为接头的结构设计和优化奠定基础。开展了平底无铆连接在不同成形力、不同材料的板材组合、不同厚度的板材组合和不同压边圈类型等条件下的试验研究,以接头的抗拉载荷和抗剪载荷来评价接头的力学性能,通过接头的截面分析,揭示了平底无铆连接的力学性能影响因素及其作用机制。基于有限元法和响应面法,建立了一系列有限元模型,最后利用遗传算法改进了连接模具设计。改进后所获得的接头抗拉载荷提高了13.7%。开展了辅助板材工艺和重塑形工艺研究,以提升接头的力学性能,降低凸起高度。其中辅助板材工艺所获得的接头抗剪载荷提升了42.0%。重塑形工艺所获得接头的抗剪载荷提升24.2%,抗拉载荷提升8.6%。图130幅,表11个,参考文献67篇