【摘要】：車身輕量化是提高整車燃油經(jīng)濟性的有效手段。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)得到了越來越多的應(yīng)用。點焊是目前車身上應(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)中受到越來越多的歡迎和重視。隨著高強度材料如高強鋼、鋁合金應(yīng)用越來越多,車身結(jié)構(gòu)件本身失效的可能越來越低,結(jié)構(gòu)件之間連接接頭的失效問題逐漸成為研究的重點。有限元法是研究連接接頭失效問題的有效方法。接頭的有限元模型一般可分為兩種:一是精細模型(detailed models),通過細致的網(wǎng)格來研究接頭各個部位的應(yīng)力狀態(tài)和變形過程;二是簡化模型(coarse models),通過很少的網(wǎng)格模擬出接頭在整個結(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)。本文利用精細模型研究了自沖鉚接頭的失效機理,提出了基于精細模型的簡化模型失效參數(shù)標定方法,并將簡化模型應(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擬合公式對兩種材料的硬化曲線進行擬合,使用GISSMO準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MMC準則的失效參數(shù)進行標定,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)計了自沖鉚接頭小試件拉伸試驗夾具,對自沖鉚接頭小試件進行拉拔、剪切、剝離以及45°角準靜態(tài)拉伸試驗,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模型,使用第二章標定的材料本構(gòu)模型對接頭的失效行為進行仿真分析,通過仿真分析了接頭在各種拉伸工況下的失效機理。使用所建立的接頭精細模型對不同板件疊置順序、不同鉚釘長度的自沖鉚接頭進行仿真分析,確定了5754鋁合金板和Q235鋼板的最佳疊置順序為鋁在上鋼在下,最佳鉚釘長度為6mm。提出通過接頭失效精細模型標定簡化模型參數(shù)的方法。建立了模擬接頭失效的實體焊點單元模型以及SPR2約束單元模型,并進行參數(shù)標定,比較了兩種簡化模型對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;實體焊點單元模型在拉拔、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化模型。使用SPR2約束單元模型對帽形梁在碰撞工況下的壓潰行為進行仿真,研究了鉚釘間距對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，研究并建立能夠準確模擬自沖鉚接頭失效行為的精細模型以及應(yīng)用在汽車碰撞仿真分析中的簡化模型并進行參數(shù)優(yōu)化，提出利用接頭失效精細模型標定接頭失效簡化模型的方法。1.2 半空心鉚釘自沖鉚接技術(shù)簡介1.2.1 半空心鉚釘自沖鉚接成形過程半空心鉚釘自沖鉚接是一種通過鉚釘將兩種及兩種以上板材連接起來的連接技術(shù)。半空心自沖鉚鉚接工藝流程，如圖 1.1 所示，可以分為四個階段[7]：壓沖

圖 1.2 鉚接接頭評價指標載荷評價方法評價方法是評價接頭質(zhì)量的最直接的標準，通過接頭的拉伸試各種工況下的載荷-位移曲線，進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)問世以來，國內(nèi)外學(xué)者對自沖鉚接技術(shù)進行了廣泛成形參數(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，并與試驗進行比較，驗證了仿真方法的有效性，，通過有限鉚接過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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG938

【參考文獻】

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本文編號：2678201