【摘要】：綠色設(shè)計制造作為一種新的設(shè)計理念,輕質(zhì)結(jié)構(gòu)和新輕型合金被廣泛應用于結(jié)構(gòu)設(shè)計制造中。在工程實際中,泡沫金屬作為結(jié)構(gòu)件通常與傳統(tǒng)致密金屬形成夾層結(jié)構(gòu)被廣泛應用,泡沫金屬夾層板因能滿足剛度和強度要求,同時具有良好的吸能性被廣泛應用于汽車制造和航空航天等制造業(yè)中。為了研究用自沖鉚接技術(shù)連接泡沫金屬夾層板結(jié)構(gòu)的有效性,本文對泡沫金屬夾層板自沖鉚接頭的成形質(zhì)量、接頭的靜力學性能和疲勞性能進行研究,并分析了接頭的微觀失效機理。同時本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對自沖鉚接頭的強度預測進行探索性研究,并在前期研究工作基礎(chǔ)上總結(jié)了基板強度與自沖鉚接頭強度和失效形式之間的關(guān)聯(lián)性。主要研究工作總結(jié)如下:1.對于自沖鉚接工藝的研究,采取110mm×20mm×1.5mm規(guī)格的AA5052鋁合金作為金屬板,分別使用20mm×20mm×1.0mm和20mm×20mm×1.5mm兩種尺寸的泡沫銅和泡沫鎳作為夾層板,對接頭的成形質(zhì)量進行評價,研究在相同鉚接參數(shù)下泡沫金屬夾層板對自沖鉚接頭成形質(zhì)量的影響,為后期連接更多種類的泡沫金屬及相關(guān)工藝改進提供參考。研究表明泡沫金屬的種類和厚度對自沖鉚接頭成形質(zhì)量有較大的影響,其直接影響接頭釘腳張開度和殘余底厚值的大小。2.在接頭的靜力學性能研究方面,對各組接頭進行靜力學試驗,對比各組接頭的靜強度和能量吸收性能,分析泡沫金屬夾層對自沖鉚接頭靜力學性能的影響;此外還研究了各組接頭失效形式的差異,對每組接頭失效時的典型斷口進行微觀分析,對接頭的靜態(tài)失效機理進行研究。結(jié)果表明,泡沫金屬的種類和厚度影響接頭的靜力學特性,泡沫鎳夾層接頭的靜力學性能最優(yōu)。3.在接頭的疲勞性能研究方面,本文對無夾層自沖鉚接頭、1mm的泡沫鎳和泡沫銅夾層自沖鉚接頭進行拉-拉模式的疲勞試驗,獲得各組接頭在三級載荷水平下的疲勞數(shù)據(jù)�；谌齾�(shù)經(jīng)驗公式,采用S-N擬合法獲得各組接頭的F-N曲線,分析泡沫金屬夾層種類對自沖鉚接頭疲勞性能的影響及接頭的疲勞失效形式;利用掃描電子顯微鏡(SEM)對接頭疲勞失效斷口進行了研究,分析了接頭的疲勞失效機理。結(jié)果表明泡沫金屬夾層板減小了自沖鉚接頭的疲勞壽命,其中泡沫銅和泡沫鎳在不同載荷水平下其對疲勞性能影響程度也具有差異性。4.在接頭強度預測方面,對AA5052鋁合金板進行自沖鉚接正交試驗,采用灰色關(guān)聯(lián)度分析了各鉚接參數(shù)對接頭強度的影響程度,并通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了鉚接參數(shù)與接頭強度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型,利用獲得的正交試驗數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)進行訓練,并采用未參加訓練的樣本驗證該預測模型的有效性。結(jié)果表明:刺穿壓強和整形壓強對接頭強度影響最大,其中刺穿壓強對接頭強度起決定作用。采用LM算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有良好的泛化能力和預測精度,對未參加訓練樣本預測精度高,其預測最大相對誤差為5.48%,預測精度超過90%。5.在基板強度與接頭強度及失效模式的關(guān)聯(lián)性研究方面,制備輕合金板材組合自沖鉚接頭,通過靜力學試驗對比接頭的靜力學性能,分析基板強度對接頭靜強度和失效形式的影響。結(jié)果表明,基板強度影響接頭失效形式,當兩基板的屈服強度差別較大時,接頭失效形式為屈服強度較低的板斷裂;當兩板屈服強度接近時,接頭因鉚釘與基板分離失效;當接頭失效形式相同時,基板強度影響接頭靜失效載荷的大小。
【圖文】：

2.5Tab.2.5 Nomenclature of different jointsAA AA5052 AA5052AN AA5052 1mm AA5052AC AA5052 1mm AA5052AN1 AA5052 1.5mm AA5052AC1 AA5052 1.5mm AA5052
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG938

【參考文獻】

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本文編號：2685096