【摘要】：車身輕量化是提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性的有效手段。使用鋁、鎂等輕質(zhì)材料替代鋼結(jié)構(gòu)將極大地降低車身質(zhì)量,鋼鋁混合結(jié)構(gòu)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。點(diǎn)焊是目前車身上應(yīng)用最廣泛的連接方式,但是它只適用于鋼鋼之間的連接,不適用于鋼鋁之間的連接。自沖鉚接能很好地連接不易焊接的材料,并能夠適應(yīng)流水線和自動(dòng)化生產(chǎn),在汽車工業(yè)和電子產(chǎn)品等大批量生產(chǎn)的行業(yè)中受到越來(lái)越多的歡迎和重視。隨著高強(qiáng)度材料如高強(qiáng)鋼、鋁合金應(yīng)用越來(lái)越多,車身結(jié)構(gòu)件本身失效的可能越來(lái)越低,結(jié)構(gòu)件之間連接接頭的失效問(wèn)題逐漸成為研究的重點(diǎn)。有限元法是研究連接接頭失效問(wèn)題的有效方法。接頭的有限元模型一般可分為兩種:一是精細(xì)模型(detailed models),通過(guò)細(xì)致的網(wǎng)格來(lái)研究接頭各個(gè)部位的應(yīng)力狀態(tài)和變形過(guò)程;二是簡(jiǎn)化模型(coarse models),通過(guò)很少的網(wǎng)格模擬出接頭在整個(gè)結(jié)構(gòu)中的傳力特性,而不關(guān)心接頭內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)。本文利用精細(xì)模型研究了自沖鉚接頭的失效機(jī)理,提出了基于精細(xì)模型的簡(jiǎn)化模型失效參數(shù)標(biāo)定方法,并將簡(jiǎn)化模型應(yīng)用到了車身結(jié)構(gòu)件的碰撞仿真中。建立了5754鋁合金以及Q235低碳鋼的材料本構(gòu)模型,采用Swift擬合公式對(duì)兩種材料的硬化曲線進(jìn)行擬合,使用GISSMO準(zhǔn)則模擬材料在頸縮階段的軟化現(xiàn)象,使用單拉試件、剪切試件以及兩種尺寸的缺口試件對(duì)MMC準(zhǔn)則的失效參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,確定材料在各應(yīng)力三軸度及Lode角參數(shù)下的失效應(yīng)變。設(shè)計(jì)了自沖鉚接頭小試件拉伸試驗(yàn)夾具,對(duì)自沖鉚接頭小試件進(jìn)行拉拔、剪切、剝離以及45°角準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn),得到了接頭在不同角度拉伸情況下的常見失效形式。建立自沖鉚接頭小試件精細(xì)模型,使用第二章標(biāo)定的材料本構(gòu)模型對(duì)接頭的失效行為進(jìn)行仿真分析,通過(guò)仿真分析了接頭在各種拉伸工況下的失效機(jī)理。使用所建立的接頭精細(xì)模型對(duì)不同板件疊置順序、不同鉚釘長(zhǎng)度的自沖鉚接頭進(jìn)行仿真分析,確定了5754鋁合金板和Q235鋼板的最佳疊置順序?yàn)殇X在上鋼在下,最佳鉚釘長(zhǎng)度為6mm。提出通過(guò)接頭失效精細(xì)模型標(biāo)定簡(jiǎn)化模型參數(shù)的方法。建立了模擬接頭失效的實(shí)體焊點(diǎn)單元模型以及SPR2約束單元模型,并進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定,比較了兩種簡(jiǎn)化模型對(duì)自沖鉚接頭失效的模擬效果。研究表明,SPR2約束單元模型能夠較為準(zhǔn)確的模擬自沖鉚接頭在拉拔工況、45°拉伸工況、剪切工況以及剝離工況的失效情況;實(shí)體焊點(diǎn)單元模型在拉拔、45°拉伸及剪切工況下失效位移較小,剝離工況下的峰值載荷及失效位移偏大。SPR2約束單元模型是模擬自沖鉚接頭失效的理想的簡(jiǎn)化模型。使用SPR2約束單元模型對(duì)帽形梁在碰撞工況下的壓潰行為進(jìn)行仿真,研究了鉚釘間距對(duì)帽形梁吸能特性的影響。
【圖文】：

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文力學(xué)性能，研究并建立能夠準(zhǔn)確模擬自沖鉚接頭失效行為的精細(xì)模型以及應(yīng)用在汽車碰撞仿真分析中的簡(jiǎn)化模型并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，提出利用接頭失效精細(xì)模型標(biāo)定接頭失效簡(jiǎn)化模型的方法。1.2 半空心鉚釘自沖鉚接技術(shù)簡(jiǎn)介1.2.1 半空心鉚釘自沖鉚接成形過(guò)程半空心鉚釘自沖鉚接是一種通過(guò)鉚釘將兩種及兩種以上板材連接起來(lái)的連接技術(shù)。半空心自沖鉚鉚接工藝流程，如圖 1.1 所示，可以分為四個(gè)階段[7]：壓沖

圖 1.2 鉚接接頭評(píng)價(jià)指標(biāo)載荷評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法是評(píng)價(jià)接頭質(zhì)量的最直接的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)接頭的拉伸試各種工況下的載荷-位移曲線，進(jìn)而得到接頭的峰值載荷、吸證接頭形貌的基礎(chǔ)上峰值載荷越大、吸能量越多則接頭的質(zhì)內(nèi)外研究現(xiàn)狀沖鉚接技術(shù)研究現(xiàn)狀鉚接技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)自沖鉚接技術(shù)進(jìn)行了廣泛成形參數(shù)、力學(xué)性能、疲勞特性，失效模式等。11]模擬了 1.15mm 厚 6016T6 鋁合金和 1.5mm 厚 5182O 鋁合金程，并與試驗(yàn)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了仿真方法的有效性，，通過(guò)有限鉚接過(guò)程中鉚接壓力的變化情況，并研究了板件的翹曲與壓邊
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG938

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678201