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第七届中国功能材料及其应用学术会议

作者：廖元飞桑益刘春辉陈江华湖南大学材料科学与工程学院高分辨电镜中心

基于对前人研究工作的理解,我们得到了优化的车身用铝合金aa6111的热处理工艺。通过显微硬度测试和拉伸试验,我们测试了aa6111铝合金烤漆前后样品的力学性能,发现经过双级预时效处理的样品,即使在室温停滞4个月,仍然有快速烘烤硬化特性(... 详细信息

基于对前人研究工作的理解,我们得到了优化的车身用铝合金aa6111的热处理工艺。通过显微硬度测试和拉伸试验,我们测试了aa6111铝合金烤漆前后样品的力学性能,发现经过双级预时效处理的样品,即使在室温停滞4个月,仍然有快速烘烤硬化特性(QBR)。通过差热分析(DSC)和透射电子显微镜(TEM),我们研究了沉淀析出相的结构演变。固溶处理后水淬的样品,经预时效处理后,与未经预时效处理的相比,在DSC曲线上没有溶解凹槽,且时效响应更快。烤漆前样品中形成了半径为1-2nm的细密的球状沉淀析出相,烤漆后样品中形成截面半径1-2nm,长度8-10nm,沿〈001〉方向生长的沉淀析出相。此外,我们也详细研究了可能影响aa6111合金的抗腐蚀性和成形性的晶界处析出相的特征,在晶界处观测到了不连续分布的Q相。

关键词： aa6111铝合金析出相预时效电子显微学

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基于热冲压工艺的aa6111铝合金热变形行为及本构模型

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轻合金加工技术 2021年第2期49卷 45-50,54页

作者：黄鸣东吴浩王立娟刘成中铝材料应用研究院有限公司北京102200

基于Gleeble-3500热模拟试验机,以aa6111铝合金板材为试验材料,在变形温度为425℃~525℃范围内、应变速率为0.01/s~1.0/s范围内进行了的高温拉伸测试,获得了材料在高温下的真应力-应变曲线.对拉断后的试样进行组织分析,阐述了不同变形... 详细信息

基于Gleeble-3500热模拟试验机,以aa6111铝合金板材为试验材料,在变形温度为425℃~525℃范围内、应变速率为0.01/s~1.0/s范围内进行了的高温拉伸测试,获得了材料在高温下的真应力-应变曲线.对拉断后的试样进行组织分析,阐述了不同变形条件下aa6111铝合金的组织对其高温流变行为的影响.研究结果表明:在高温下,aa6111铝合金的成形性随温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;采用改进的Arrhenius方程及Zerilli-Armstrong模型构建以温度、应变、应变速率为变量的aa6111铝合金流变应力本构模型,通过参数拟合计算,实验数据与模型计算结果吻合较好.

关键词： aa6111铝合金热冲压热拉伸流变行为高温本构模型

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自然时效与预应变对SAE1004钢-aa6111铝合金板材无钉铆接接头强度的影响

自然时效与预应变对SAE1004钢-AA6111铝合金板材无钉铆接接头强度...

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作者：高阳郑州大学

学位级别：硕士

汽车轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势，为了满足汽车轻量化的要求，铝-钢异种金属被广泛的应用于车身制造中。在异质材料连接方面，特别是在钢-铝板材汽车装配生产中，无钉铆接已经可以取代电阻点焊成为一种非常具有潜力的连接工... 详细信息

汽车轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势，为了满足汽车轻量化的要求，铝-钢异种金属被广泛的应用于车身制造中。在异质材料连接方面，特别是在钢-铝板材汽车装配生产中，无钉铆接已经可以取代电阻点焊成为一种非常具有潜力的连接工艺。然而，目前大量的研究都聚焦在工艺优化上，板材力学材性能对无钉铆接接头强度影响研究很少。因此，目前亟需研究自然时效和预应变对无钉铆接接头强度的影响。本文对1.0mm厚的aa6111铝合金进行固溶处理其中固熔温度为550℃，固溶时间为30min，随后将固溶处理后的试样在室温下放置以产生自然时效，最后用SKB模将时效后的和经预应变的aa6111铝合金与SAE1004钢进行无钉铆接。分别研究自然时效和预应变对无钉铆接接头质量的影响，探索了用电阻法检测不同强度、不同预应变的板材无钉铆接接头质量的方法，用预热法改进了板材预应变接头质量。结果表明：aa6111铝合金经过固溶自然时效处理，提高了板材的抗拉强度和屈服强度，降低了板材的延伸率。自然时效后不同强度的板材对接头失效形式、截面参数和强度都有影响。随着时效aa6111铝合金强度增加，无钉铆接接头上下板材之间的互锁量减少，底部厚度增加，无钉铆接接头的强度也在逐渐增加。预应变影响时效aa6111铝合金板材的力学性能。随着预应变增加，板材的强度和硬度增加，塑性降低，抵抗塑性变形能力加大，成形性降低，增加了裂纹产生的趋势。因此，无钉铆接接头上下板材之间的互锁量减少，底部厚度增加。预应变对接头强度产生一定影响，当板材强度不高时（0-5天自然时效），随着预应变的增加，无钉铆接接头强度增加，当板材强度较高时（10天自然时效），随着预应变的增加接头的强度逐渐降低。对预应变aa6111-T4铝合金板材进行预热，可以提高预应变板材的塑性和变形能力，减小裂纹发生。经预热的板材显著提高接头的互锁量，接头强度提高，最优的预热温度为120℃。提出了SA1004钢-aa6111-T4铝合金板材无钉铆接接头强度简化分析模型。根据简化模型，aa6111铝合金板材的自然时效引起的接头强度的增加，主要归因于aa6111板材的强化造成铆接过程中需要更大的力来产生机械互锁，因此在下板材中就有更大的残余压应力来锁住上板材，从而增加了无钉铆接接头形成后的机械互锁力。通过引入一损伤系数对SAE1004钢-aa6111铝合金板材无钉铆接接头强度模型进行改进，可以很好的解释预应变对接头强度的影响，模拟结果与试验结果基本一致。自然时效和预应变均造成aa6111板材无钉铆接接头的电阻增加，因此，电阻对aa6111板材的自然时效和预应变敏感。虽然接头电阻不能很好表征预应变接头强度与时效时间的关系，但不管是否在铆接前进行预应变，接头电阻增量和接头强度随着自然时效的变化具有相同的变化趋势，且接头强度随接头电阻增量变化与随接头底部厚度的变化规律相同。因此，接头电阻增量是一种合适的接头接头质量检测方法。

关键词： aa6111铝合金自然时效预应变钢-铝无钉铆接接头强度接头电阻预热温度简化分析模型

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基于变摩擦系数的铝合金板料成形性能试验

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锻压技术 2020年第6期45卷 158-162页

作者：陈德茂夏建生周鑫江苏大学机械工程学院江苏镇江212023 盐城工学院机械优集学院江苏盐城224051

采用CFT-I型多功能材料表面综合性能测试仪,在边界润滑条件下,测量施加不同载荷时aa6111铝合金和H13模具钢之间的摩擦系数,研究载荷对材料成形性能的影响规律。运用Origin软件分析试验数据,并建立受载荷影响的变摩擦系数模型,对所建模... 详细信息

采用CFT-I型多功能材料表面综合性能测试仪,在边界润滑条件下,测量施加不同载荷时aa6111铝合金和H13模具钢之间的摩擦系数,研究载荷对材料成形性能的影响规律。运用Origin软件分析试验数据,并建立受载荷影响的变摩擦系数模型,对所建模型进行有限元分析及试验验证。研究结果表明,当试验载荷从0.204 MPa增加到4.028 MPa时,摩擦系数随载荷的不断增大而逐渐减小,且减小趋势逐渐变缓。基于变载荷摩擦系数模型与试验测量得到的摩擦系数之间的误差值较小,均在误差允许范围内。仿真与试验的厚度分布规律基本一致,零件的最大减薄发生在凸模圆角处,其法兰边及底面的厚度变化较小,验证了所建摩擦模型的有效性。

关键词： aa6111铝合金变摩擦系数厚度分布载荷成形性能

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铝钢薄板胶铆连接接头工艺与力学性能研究

铝钢薄板胶铆连接接头工艺与力学性能研究

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作者：陆瑶上海工程技术大学

学位级别：硕士

随着汽车轻量化的快速发展,铝合金及高强钢在汽车工业中的应用越来越广泛。由于铝与钢的物理性能差异过大,使得目前广泛应用于薄板连接的电阻点焊技术很难应用于铝钢薄板的连接。随着铝合金在车身中的广泛应用,胶接、自冲铆接以及胶铆... 详细信息

随着汽车轻量化的快速发展,铝合金及高强钢在汽车工业中的应用越来越广泛。由于铝与钢的物理性能差异过大,使得目前广泛应用于薄板连接的电阻点焊技术很难应用于铝钢薄板的连接。随着铝合金在车身中的广泛应用,胶接、自冲铆接以及胶铆复合连接工艺逐渐得到了重视。单纯自冲铆接结构存在较大的应力集中,且由于要对板件进行刺穿,破坏了原来的板件结构。胶接接头的抗剥离强度较低。而将自冲铆接与胶接两种工艺结合,改善了胶接技术的不易固定,裂缝延伸等问题;同时也缓解了铆接技术导致的集中应力过大问题。因此,胶铆连接工艺是车身异种金属连接技术中较优的解决方案。本文以DP780钢板与aa6111铝合金为研究对象,对比研究了胶铆接头、自冲铆接接头及胶接接头的截面形貌及力学性能;通过试验与仿真研究了胶铆工艺参数对胶铆接头连接质量的影响;并基于遗传算法对传统BP神经网络进行改进,对胶铆接头的拉剪强度进行了预测,具体研究内容如下:（1）提出接头质量评价方法并建立工艺参数优化模型本文通过试验确定了板件堆叠次序,通过相关理论计算出本文将要使用的铆钉及凹模的尺寸参数。然后对比分析胶铆接头的力学性能与截面形貌,并研究工艺参数对接头力学性能的影响。结果表明:胶铆接头的静失效载荷与能量吸收均高于自冲铆接接头,且胶粘剂的使用不影响接头的失效形式。基于灰色关联度理论,铆接压强对拉剪强度的影响最大,铝板厚度最小;三种接头的最大拉剪力与失效位移均随着搭接宽度的增加而增大;当搭接宽度取30mm-35mm时,胶铆接头的力学性能与能量吸收达到了较优的水平。（2）基于***建立胶铆接头成型过程仿真模型基于***对铝钢胶铆接头及自冲铆接接头成型过程进行了有限元仿真,对比分析了胶铆接头与自冲铆接接头成型过程,并通过单因素分析法研究了各参数对接头形貌的影响。结果表明:由于胶粘剂的缓冲吸振作用,自冲铆接的最大铆接力高于胶铆连接;随着胶层厚度的增加,底切量减小,并且胶层厚度与铆钉头部高度成正比,当胶层厚度在0.1mm时,接头的底切量最大,此时成型效果较好。（3）基于改进的BP神经网络建立胶铆接头力学性能预测模型通过遗传算法对传统BP神经网络进行了改进,建立了胶铆接头力学性能预测模型,提出了一种具备可预见性的胶铆接头质量评价方法。结果表明:虽然遗传算法优化的BP神经网络（GA-BPNN）比BP神经网络（BPNN）的收敛时间长,但GA-BPNN的预测相关系数更好,回归性能更好,具有更好的泛化能力。最后将后十组验证数据代入训练好的神经网络预测模型进行验证,发现GA-BPNN预测的均值绝对误差为BPNN均值绝对误差的40%,GA-BPNN具备更好的预测性能。本文在自冲铆接接头中引入胶粘剂有效的提高了接头的力学性能,另外本文的胶铆参数优化具有很强的使用价值,基于遗传算法改进的BP神经网络胶铆接头强度预测模型具有很强的探索价值。

关键词： aa6111铝合金胶铆接头仿真模型 BP神经网络

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基于改进的BP神经网络胶铆接头的力学性能预测研究

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农业装备与车辆工程 2021年第3期59卷 12-16页

作者：刘文杰邢彦锋陆瑶上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海市201620

利用遗传算法优化BP神经网络的连接权值和阈值,并将改进的BP神经网络应用于胶铆接头力学性能预测中,建立了胶铆接头最大拉剪力预测模型。结果表明:GA-BP神经网络比BP神经网络的收敛时间长,但GA-BP网络预测相关系数更好,回归性能更好,具... 详细信息

利用遗传算法优化BP神经网络的连接权值和阈值,并将改进的BP神经网络应用于胶铆接头力学性能预测中,建立了胶铆接头最大拉剪力预测模型。结果表明:GA-BP神经网络比BP神经网络的收敛时间长,但GA-BP网络预测相关系数更好,回归性能更好,具有更好的泛化能力。对训练好的神经网络预测模型进行验证,发现GA-BP神经网络预测的均值绝对误差为BP神经网络均值绝对误差的40%,GA-BP神经网络具备更好的预测性能。

关键词： aa6111铝合金胶铆接头遗传算法 BP神经网络

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