無(wú)鉚連接工藝的數(shù)值模擬及力學(xué)性能優(yōu)化

無(wú)鉚連接工藝的數(shù)值模擬及力學(xué)性能優(yōu)化目錄1、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬2、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化3、展望與結(jié)語(yǔ)2目錄1、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬2、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化3、展望與結(jié)語(yǔ)31、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬Audi

A8D5

無(wú)論是燃油車還是新能源汽車，輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的共性關(guān)鍵技術(shù)；

鋁合金等輕質(zhì)材料的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)輕量化的最有效的手段之一；

混合材料連接面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。41、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：

不需要鉚釘；

靜態(tài)強(qiáng)度低于點(diǎn)焊；

不需要預(yù)開(kāi)孔；

對(duì)塑性較差的金屬

疲勞強(qiáng)度高于點(diǎn)焊；

可連接同/異種材料；

冷連接無(wú)熱變形；難以形成有效連接；

須雙面可達(dá)；整體式下模應(yīng)用領(lǐng)域：

發(fā)罩、行李箱等開(kāi)閉件；

門洞止口等部位；分瓣式下模工作過(guò)程分瓣式下模51、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬61、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬

材料：高強(qiáng)度鋼板SPFC590、鋁合金A5052-H34

考慮兩種板料放置順序：(1)

鋼在上、鋁在下；(2)

鋁在上、鋼在下。

厚度：均為1.5mm凹模沖頭

板料放置順序?qū)B接點(diǎn)的形成有決定性影響。71、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬對(duì)拉伸和剪切試驗(yàn)各做三組試件：SPFC590A5052-H345027夾持寬度30mmFF50t1t2100A5052-H34

SPFC590剪切F502550t230mmt1130

拉伸和剪切試樣失效形式均為頸部斷裂；

頸厚值比自鎖值對(duì)接頭抗拉抗剪強(qiáng)度的影響更明顯。81、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬材料屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度548延伸率(%)

流動(dòng)應(yīng)力SPFC59035522σ=865ε

0.16A5052-H34

2112589.9σ=366ε

0.11LS-DYNA軸對(duì)稱模型凸模壓邊圈鋁合金板A5052-H34

必須采用網(wǎng)格重劃分技術(shù)以控制網(wǎng)格畸變，*CONTROL_ADAPTIVE。凹模高強(qiáng)度鋼板SPFC59091、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬鋁板鋁板鋼板大塑性變形鋼板50403020100(1)在剖面形狀上，吻合程度非常好；實(shí)驗(yàn)仿真(2)具體數(shù)值上，頸厚值和自鎖值誤差分別為8.7%和8.2%；(3)

能夠說(shuō)明仿真分析的正確性。00.511.522.533.5位移/mm10userid:656793,docid:159456,date:2024-06-06,目錄1、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬2、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化3、展望與結(jié)語(yǔ)112、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化因素及水平x1

沖頭半徑

(2.3、2.5、2.7mm)x2

沖頭外傾角

(1.5、3.0、4.5°)x3

沖頭圓角半徑

(0.1、0.3、0.5mm)x4

凹模溝槽深度

(0.4、0.6、0.8mm)x5

凹模深度

(1.2、1.4、1.6mm)用正交表L27(3/13)構(gòu)造27次試驗(yàn)方案，計(jì)算每個(gè)樣本點(diǎn)頸厚值和自鎖值，并擬合得到二次多項(xiàng)式近似模型：122、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化U=

3.0183

2.4764x

0.0059x

0.425x

0.1277x

0.0069x51234

0.4417x1

0.004646xx

0.04807xx

0.07745xx

0.08943xx1

52

0.000112x22

0.03117x32

0.1116x42

0.09883x52121

314N

0.08212

0.6062x

0.04211x

0.05533x

0.5918x

0.7841x51234

0.1319x1

0.01741x

x

0.05609x

x

0.2224x

x

0.1278x

x1

52

0.000138x22

0.1069x32

0.05349x42

0.07609x52121314

自鎖值U

和

頸厚值N

的決定系數(shù)R2分別0.987和0.99。多目標(biāo)x

,

x

,

x

,

x

,

x設(shè)計(jì)變量：12345目標(biāo)函數(shù)：Max（U）,Max（N）優(yōu)化約束條件：2.3

x

2.7,1.5

x

4.5,

0.1

x

0.5,1230.4

x

0.8,1.2

x

1.645132、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化Pareto前沿曲線0.20.25頸厚值原設(shè)計(jì)點(diǎn)0.30.350.4（）√√√√0.450.30.25

0.20.15

0.10.050

#6、#8～#9中，頸厚值/自鎖值的比值分別為2.64、2.93、2.84和2.27倍。自鎖值U(mm)

頸厚值和自鎖值之間是相互矛盾的，此消彼長(zhǎng)。142、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化四種方案多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比：自鎖值U頸厚值N編號(hào)優(yōu)化結(jié)果

模擬結(jié)果

誤差(%)

優(yōu)化結(jié)果

模擬結(jié)果誤差#6#80.14660.13540.1370.1380.1410.1450.1536.23%3.97%5.52%8.82%0.38760.39710.3895.69%7.22%6.04%6.39%0.4110.4280.4140.404#9#100.16650.378215目錄1、無(wú)鉚連接過(guò)程的數(shù)值模擬2、基于尺寸的連接工藝優(yōu)化3、展望與結(jié)語(yǔ)164、展望與結(jié)語(yǔ)1）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論與方法：

2）簡(jiǎn)化的力學(xué)數(shù)值模型：

3）新型連接技術(shù)：

Clinch，無(wú)鉚釘鉚接

不同板厚不同材料組合；

整車碰撞安全性；疲勞耐久；……

SPR，自沖鉚接FDS