【摘要】：鋁合金板具有密度小、比強度高、耐腐性強以及回收性能好等優(yōu)點,是汽車工業(yè)中重要的輕量化材料。相比于傳統(tǒng)鋼板,鋁合金板的焊接性能較差,在裝配過程中具有較大的連接難度,這是制約其全面推廣應用的一大技術問題。無鉚釘連接技術直接通過材料的塑性變形實現(xiàn)板料的連接,無需外加元素,這不僅能解決鋁合金板的連接問題,也極大地滿足了輕量化要求。但是,鋁合金材料的塑性較差,這使得其鉚接難度更大,目前尚沒有統(tǒng)一的理論和設計方法,并且關于無鉚連接之后構件的承載能力的研究也較少,所以該技術還沒有成熟地應用于鋁合金板的連接。為此,論文首先針對目前常用商用軟件有限元軟件使用效率較低的問題,開發(fā)了自動化的有限元建模求解程序,并開展了鋁合金板無鉚釘連接成形工藝及性能調控研究,主要研究工作及結論如下:(1)無鉚釘連接有限元自動建模求解程序開發(fā)。建立無鉚釘連接參數(shù)化模型,通過編程實現(xiàn)了幾何模型自動更新和軟件前處理建模,設計并開發(fā)出了基于FORGE軟件和CATIA建模軟件的無鉚釘連接有限元自動建模求解程序。(2)鋁合金板無鉚釘連接接頭成形規(guī)律研究。通過接頭失效模式及力學特性分析,建立了接頭成形質量的評價指標,并開展了1.4mm厚鋁合金板無鉚釘連接數(shù)值模擬研究,分析并獲得了工藝參數(shù)對質量指標的影響規(guī)律。(3)無鉚釘連接成形工藝優(yōu)化技術研究。結合論文建立的有限元自動建模求解程序,通過拉丁超立方實驗設計、數(shù)值模擬及MATLAB編程,建立了Kriging模型和多目標遺傳算法組合優(yōu)化的無鉚釘連接工藝參數(shù)優(yōu)化策略,獲得了成形質量指標的Pareto最優(yōu)解集;選取優(yōu)化結果進行數(shù)值模擬實驗和物理實驗,驗證了預測精度及優(yōu)化效果,其中一組頸厚值_(9))和嵌入量分別為0.407mm和0.427mm。(4)無鉚釘連接構件的承載能力及接頭布置研究。利用(3)中優(yōu)化所得成形接頭,開展無鉚釘連接構件承載能力研究,研究指出軸向強度是保證連接可靠的關鍵;提出了當量連接寬度的概念,用于描述接頭的實際連接能力,并通過力學分析給出了計算方法,建立了被連接板料上接頭數(shù)量及位置的設計方法。論文所開發(fā)的無鉚釘連接有限元自動建模求解程序使現(xiàn)有模擬軟件使用起來更加便捷和智能化,并能夠推廣到其它成形領域;關于無鉚釘連接成形規(guī)律、優(yōu)化策略及接頭布置的研究成果能夠為該技術在鋁合金板上應用提供指導。
【圖文】：

在 20 世紀早期，在一些豪華汽車以及賽車上，鋁拉利 360、福特 Model T 等車型，都在車身中采里，由于鋁合金成形性的問題，汽車用鋁量一直73 年之間，汽車的平均用鋁大概在 21Kg 每輛的水提升、連接技術以及焊接技術的進步，鋁合金在的熱交換器、車輪、發(fā)動機殼發(fā)展到現(xiàn)在的車門，就已經達到了每輛車用鋁量 145Kg 的水平，并。目前，一些汽車廠商已經推出了全鋁車身，例大部分的覆蓋件以及結構件都采用鋁合金材料量減少了 40%，其百公里油耗下降了 12%，同時汽車工業(yè)協(xié)會的市場研究[1]，我國 2015 年汽車用用鋁為 115Kg，低于世界平均水平 165Kg，，對于鋁，并且預測在 2020 年汽車用鋁量將達到 510 萬，將是用鋁增長最快的領域。

大部分的覆蓋件以及結構件都采用鋁合金材料量減少了 40%，其百公里油耗下降了 12%，同汽車工業(yè)協(xié)會的市場研究[1]，我國 2015 年汽車鋁為 115Kg，低于世界平均水平 165Kg，對于，并且預測在 2020 年汽車用鋁量將達到 510 萬，將是用鋁增長最快的領域。圖 1.1 近 50 年汽車用鋁量的變化[2]nges in the quantity of aluminum used in automobile in th
【學位授予單位】：重慶大學
【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：2695576