發(fā)布時間：2022-01-19 09:30

　　采用Box-Behnken Design試驗設(shè)計方法,針對多種材料開展鋁合金自沖鉚接頭的靜力學試驗研究。以接頭的失效載荷作為目標量,被連接材料硬度、板材厚度、鉚釘硬度以及各參數(shù)之間的交互作為影響目標量的因素,建立鋁合金自沖鉚接頭強度預測的非線性多元回歸模型。試驗驗證結(jié)果表明:建立的非線性多元回歸模型具備高的顯著性且擬合程度高,可實現(xiàn)對鋁合金自沖鉚接頭強度的有效預測,模型預測結(jié)果與實際值的相對誤差在7%以內(nèi),且方差分析表明,隨著材料硬度增加,失效載荷先減小而后增大;板材厚度對接頭失效載荷的影響呈正線性相關(guān)性;鉚釘硬度對接頭失效載荷的影響呈負線性相關(guān)性。 

【文章來源】：塑性工程學報. 2020,27(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

試件的形狀及尺寸

圖1 試件的形狀及尺寸對鉚接結(jié)束的試件進行拉伸-剪切試驗，測試其力學性能，在MTSlandmark100材料試驗機上進行拉伸-剪切試驗，為防止拉伸-剪切試驗過程中產(chǎn)生扭矩，在試件兩端夾持部位放置相應(yīng)等厚的墊片。拉伸速率設(shè)置為5 mm·min-1。為保證試驗的準確性以及避免人為因素引起的誤差，每組制備多個試件并進行拉伸-剪切試驗。

將其余兩個因素固定在中值，查看單因素對失效載荷的影響，將影響因素的最低水平編碼為-1，最高水平編碼為1，結(jié)果如圖3所示。可以看出，根據(jù)編碼值換算可得，當材料硬度為18.6～37 HRB時，失效載荷隨材料硬度的增大而減小，反之，失效載荷隨材料硬度的增大而增大，即失效載荷隨材料硬度的增大呈先減小后增加的拋物線趨勢。失效載荷隨板厚的增大而增大，隨鉚釘硬度的增大而逐漸減小。這是由于板厚的增加有助于促進基板材料在凹模中的流動，并充實填滿半空心鉚釘內(nèi)腔，增大接頭的內(nèi)鎖量，因此提高了接頭的強度。在鉚接過程中，鉚釘既作為一種沖頭工具對上層板材金屬進行沖裁，又作為一種塑性變形體在后續(xù)階段進行擴張，鉚釘硬度過大，將導致鉚釘腿擴張不充分，引起殘余底厚過薄甚至刺穿下層板材，因此隨著鉚釘硬度的增加，鉚釘腿內(nèi)壁的阻力增大，擴張難度增加，導致鉚釘腿的擴張程度減弱，接頭失效載荷降低。此處把鉚釘硬度固定在中值，查看材料硬度及板厚的交互作用對失效載荷的影響，如圖4a和圖4b所示。等高線的形狀可反映交互作用的強弱�？梢姡x用不同硬度的材料和板厚組合可以得到相同的失效載荷。由圖4a所示的響應(yīng)面三維圖可以看出，接頭的失效載荷在板厚較小且材料硬度在中值時最低，另一方面，該區(qū)域曲面曲率變化較小，說明當板厚較小，材料硬度在中值小范圍內(nèi)的改變對強度的提高不顯著，此參數(shù)組合在鉚接過程中不能獲得力學性能較優(yōu)的自沖鉚接頭。通過圖4b所示等高線圖可以看出，等高線左半圖比右半圖稀疏，且當材料硬度為18.6～29.9 HRB和52.5～63.8 HRB時，增大板厚可以使接頭強度顯著提高，這表明板厚的增加對失效載荷的提高在高材料硬度時影響更為顯著。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]泡沫銅夾層對單搭自沖鉚接頭力學性能的影響[J]. 劉佳沐,何曉聰,劉洋,丁文有,雷蕾.  塑性工程學報. 2018(04)
[2]基于灰色理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自沖鉚接頭力學性能預測[J]. 劉洋,何曉聰,邢保英,曾凱.  塑性工程學報. 2017(04)
[3]汽車用鋁合金的研究進展[J]. 王孟君,黃電源,姜海濤.  金屬熱處理. 2006(09)
[4]輕型車身自沖鉚連接技術(shù)的發(fā)展[J]. 歲波,都東,常保華,黃華.  汽車工程. 2006(01)



本文編號：3596628