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金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构压印连接技术的研究进展

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材料导报 2023年第3期37卷 213-224页

作者：刘洋庄蔚敏青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

随着结构轻量化需求的增加,金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构在交通运输和航空航天等多个领域得到广泛应用。压印连接具有高效、节能环保和成本低等优势,为异种材料的连接提供了解决方案。由于聚合物及其复合材料延展性较差,为了减... 详细信息

随着结构轻量化需求的增加,金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构在交通运输和航空航天等多个领域得到广泛应用。压印连接具有高效、节能环保和成本低等优势,为异种材料的连接提供了解决方案。由于聚合物及其复合材料延展性较差,为了减小接头的成形损伤、提高连接效率及接头的力学性能,一些改进的连接工艺相继被提出。为了推动压印连接的工程应用,本文综述了金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构的压印连接技术,对各连接工艺的适用性、成形工艺方法、成形质量影响因素和接头力学性能进行探讨。最后,针对连接工艺设计中亟待解决的问题,展望了压印连接技术的研究方向。

关键词：纤维增强复合材料聚合物压印连接成形质量异种结构

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压印连接接头的疲劳裂纹扩展分析及实验研究

材料导报 2012年第10期26卷 140-143页

作者：冯模盛何晓聪邢保英严柯科昆明理工大学机电工程学院昆明650093

研究了压印连接接头的强度性能,介绍了压印连接成形原理和工艺过程。分析了压印连接接头的表面裂纹的产生原因,通过有限元分析得出最大应力应变的位置并以实验加以验证。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对压印连接接头疲劳裂纹扩展进行数... 详细信息

研究了压印连接接头的强度性能,介绍了压印连接成形原理和工艺过程。分析了压印连接接头的表面裂纹的产生原因,通过有限元分析得出最大应力应变的位置并以实验加以验证。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对压印连接接头疲劳裂纹扩展进行数值模拟。分析了平均应力、应力比和加载频率对压印连接接头的疲劳裂纹扩展速率的影响。

关键词：压印连接疲劳裂纹扩展 ANSYS/LS-DYNA

铜-铝异种金属板压印连接与接头拉剪载荷研究

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中国机械工程 2014年第19期25卷 2669-2673页

作者：杨慧艳何晓聪邓成江曾凯丁燕芳昆明理工大学昆明650500

采用一种新的塑性成形连接方法——压印连接方法来实现铜、铝合金板的连接,通过拉剪实验研究了连接接头的力学性能,并分析了铜、铝合金板的排列顺序对接头拉剪载荷的影响。实验结果表明,对于铜、铝复合接头,铜板在上时接头具有较高的拉... 详细信息

采用一种新的塑性成形连接方法——压印连接方法来实现铜、铝合金板的连接,通过拉剪实验研究了连接接头的力学性能,并分析了铜、铝合金板的排列顺序对接头拉剪载荷的影响。实验结果表明,对于铜、铝复合接头,铜板在上时接头具有较高的拉剪载荷(3kN),是铝板在上时拉剪载荷的4.6倍。根据接头失效形式对复合接头进行优化后发现:下层铝板的厚度增大时,接头的拉剪强度略有增大,拉剪过程中的能量吸收明显增大;提高下板材料强度时,接头的拉剪载荷明显增大;铜板作为上板进行压印连接时,失效形式为颈部断裂失效,且接头的拉剪强度较大。

关键词：压印连接复合接头组合顺序力学性能

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泡沫金属夹层厚度对压印连接强度的影响

特种铸造及有色合金 2017年第8期37卷 895-898页

作者：赵得锁何晓聪雷蕾昆明理工大学机电工程学院

分别对添加1.0、1.5、2.0mm泡沫铜夹层的5052Al-泡沫铜-5052Al"三明治"板进行压印连接,对连接好试件的截面进行直观检测,分析接头成形质量;通过拉伸-剪切试验,分析接头的载荷承载能力和能量吸收能力;对失效后的接头断口进行扫描,从微观... 详细信息

分别对添加1.0、1.5、2.0mm泡沫铜夹层的5052Al-泡沫铜-5052Al"三明治"板进行压印连接,对连接好试件的截面进行直观检测,分析接头成形质量;通过拉伸-剪切试验,分析接头的载荷承载能力和能量吸收能力;对失效后的接头断口进行扫描,从微观层面分析接头失效机理。结果表明,泡沫铜夹层厚度增加导致颈部厚度增加,镶嵌量减少,载荷承载能力相应提高,但对能量吸收能力影响不大,接头失效形式为颈部断裂,微观断裂特征为韧窝断裂。

关键词：压印连接泡沫金属拉伸-剪切试验断口分析

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压印连接接头疲劳性能研究

压印连接接头疲劳性能研究

作者：冯模盛昆明理工大学

学位级别：硕士

近些年来,全球性不可再生能源急剧地消耗早已满足不了工业化快速发展的需求,尤其是以消耗石油为动力的汽车行业最为突出。对能源节约型的汽车制造行业来说,要求汽车结构轻量化而采用新轻型材料。由于铝轻合金具有高导热性和铝表面会形... 详细信息

近些年来,全球性不可再生能源急剧地消耗早已满足不了工业化快速发展的需求,尤其是以消耗石油为动力的汽车行业最为突出。对能源节约型的汽车制造行业来说,要求汽车结构轻量化而采用新轻型材料。由于铝轻合金具有高导热性和铝表面会形成天然氧化膜,很难用点焊进行连接,因为点焊连接过程所产生大量的热会破坏材料表面镀层,类似于新轻型材料使得不能用传统的点焊或是铆接技术,压印连接作为薄板材料连接新技术克服了以上的不足之处,为汽车车身结构轻量化开辟了新途径,并将呈现快速发展的新趋势。利用有限元方法和实验方法研究压印连接接头的静态性能、动力学性能和疲劳强度。利用ANSYS有限元软件对压印连接接头进行静力学分析,得到压印连接接头的应力、应力云图,即可以看出压印连接接头的最大应力出现的位置,此位置易发生压印连接剪切失效和剥离失效。为了得到压印连接工艺过程,采用ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真软件进行数值模拟,接头的模拟结果与连接实验中截面尺寸相似。建立单搭接压印连接接头有限元模型并进行模态分析,模态分析了不同弹性模量、密度和泊松比参数组合对压印连接的模态固有频率的影响,结果表明：固有频率随着杨氏模量和密度的增加而增加;而泊松比对固有频率的影响很小。介绍了疲劳强度的基本理论及现代的抗疲劳设计方法,叙述了疲劳破坏的特征和疲劳裂纹的萌生、裂纹扩展和裂纹的失稳断裂三个阶段。本文根据压印连接接头金相组织图中表面裂纹来确定单搭接压印连接接头疲劳破坏的类型。用ANSYS/LS-DYNA模拟了疲劳裂纹扩展的过程,分析了影响裂纹扩展速率的因素,其影响因素有平均循环应力,应力比,加载频率和变幅等。

关键词：压印连接有限元分析疲劳强度裂纹扩展 ANSYS/LS-DYNA

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铜合金同种和异种板材压印连接研究

热加工工艺 2014年第7期43卷 34-36,40页

作者：杨慧艳何晓聪丁燕芳周森昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

采用试验方法研究了铜合金同种板材H62-H62、异种板材H62-SPCC和SPCC-H62压印接头的截面结构特征,并通过拉伸-剪切试验测试了三种接头的力学性能。结果表明,H62-H62和H62-SPCC两种接头截面颈部厚度和镶嵌量相当,SPCC-H62接头镶嵌量略小... 详细信息

采用试验方法研究了铜合金同种板材H62-H62、异种板材H62-SPCC和SPCC-H62压印接头的截面结构特征,并通过拉伸-剪切试验测试了三种接头的力学性能。结果表明,H62-H62和H62-SPCC两种接头截面颈部厚度和镶嵌量相当,SPCC-H62接头镶嵌量略小。H62-H62和H62-SPCC压印接头拉伸-剪切力约为4000 N,接头失效形式为上板颈部剪断失效;SPCC-H62压印接头强度较低,有上板颈部剪断失效和上板拉脱失效两种失效模式,拉伸位移和能量吸收值最大。H62和SPCC进行压印连接时,应将材料强度较大的H62作为上板。

关键词：铜合金压印连接组合顺序接头截面拉伸-剪切试验

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基于试验和数值模拟的铝合金压印连接研究

热加工工艺 2013年第15期42卷 93-96,100页

作者：杨慧艳何晓聪邓成江丁燕芳昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

对压印连接的工艺过程和接头性能进行了研究。对铝合金板进行了压印连接,对压印接头进行了微观组织分析、拉伸—剪切试验和疲劳试验。建立了铝合金板压印连接过程的有限元模型,并由模拟连接过程得到接头截面的2D模型。然后由2D模型形成... 详细信息

对压印连接的工艺过程和接头性能进行了研究。对铝合金板进行了压印连接,对压印接头进行了微观组织分析、拉伸—剪切试验和疲劳试验。建立了铝合金板压印连接过程的有限元模型,并由模拟连接过程得到接头截面的2D模型。然后由2D模型形成压印接头的3D模型,并采用3D模型进行拉伸—剪切试验和疲劳试验过程的模拟和分析。试验和模拟结果表明:压印连接过程中材料的强度值提高;压印接头的疲劳性能较好,疲劳极限约为接头最大拉剪强度的70%。

关键词：压印连接数值模拟显微组织分析剪切强度疲劳极限

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多层金属板材压印连接成形研究

热加工工艺 2013年第24期42卷 37-40页

作者：杨慧艳何晓聪周森曾凯丁燕芳昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

通过数值模拟法对压印连接实现三层金属板进行研究。研究了同种材料、同种厚度的压印接头和异种材料、不同厚度的压印接头。三层板压印接头通过内锁实现连接,接头中有两个内锁机构:上板和中间板之间,中间板和下板之间。评价压印接头质... 详细信息

通过数值模拟法对压印连接实现三层金属板进行研究。研究了同种材料、同种厚度的压印接头和异种材料、不同厚度的压印接头。三层板压印接头通过内锁实现连接,接头中有两个内锁机构:上板和中间板之间,中间板和下板之间。评价压印接头质量的参数有5个:底部厚度X,颈部厚度t N1,镶嵌量t U1,颈部厚度t N2,镶嵌量t U2。对于异种材料、不同厚度的压印接头,分别在3种不同组合顺序下进行研究,结果表明,铝板在上、两钢板在下进行压印连接得到的接头质量最优。

关键词：压印连接三层板料组合顺序数值模拟

铝合金-泡沫铜-铝合金“三明治”板压印连接可行性探讨

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热加工工艺 2017年第13期46卷 46-49页

作者：赵得锁何晓聪雷蕾余童欣昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

对5052(铝合金)-泡沫铜-5052"三明治"板进行压印连接试验,对压印接头进行了破坏性试验,采用直观检测法分别从接头的失效形式、载荷承载能力和能量吸收能力等方面对接头进行了成形质量分析,对各组接头进行了拉伸-剪切试验。结果表明:压... 详细信息

对5052(铝合金)-泡沫铜-5052"三明治"板进行压印连接试验,对压印接头进行了破坏性试验,采用直观检测法分别从接头的失效形式、载荷承载能力和能量吸收能力等方面对接头进行了成形质量分析,对各组接头进行了拉伸-剪切试验。结果表明:压印连接可以实现5052-泡沫铜-5052"三明治"板的连接,其单搭接头的失效形式为颈部断裂;相比5052-5052压印接头,5052-泡沫铜-5052"三明治"板压印接头具有更好的载荷承载和能量吸收能力,可以满足较高的缓冲吸震要求。

关键词：压印连接泡沫金属拉伸-剪切试验能量吸收值