發(fā)布時(shí)間：2017-05-21 13:16

  本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋼膠接接頭拉剪強(qiáng)度的數(shù)值分析及工藝參數(shù)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：采用高強(qiáng)鋼、鋁鎂合金等輕量化材料并遴選適合的連接工藝,對于保證連接接頭的強(qiáng)度及其車身制造質(zhì)量具有重要研究意義和工程實(shí)用價(jià)值。伴隨膠粘劑的快速發(fā)展,并因其應(yīng)力分布均勻、抗疲勞性能好、防腐性能好等優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)膠接技術(shù)已在國內(nèi)外汽車制造企業(yè)的眾多主流車型上得到推廣應(yīng)用。然而,如何使結(jié)構(gòu)膠接強(qiáng)度滿足制造質(zhì)量要求,并建立統(tǒng)一的膠接接頭強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),是目前汽車制造企業(yè)和學(xué)術(shù)界共同關(guān)注的主要問題之一。在目前的車身裝配制造過程中,普遍使用的膠接強(qiáng)度評價(jià)指標(biāo)是接頭拉剪強(qiáng)度。但膠層屬性、膠層厚度、膠層寬度、鋼板屬性、鋼板厚度等多因素變化,都會對膠層的內(nèi)部應(yīng)力分布及接頭拉剪強(qiáng)度造成明顯影響。然而,目前的研究較多集中在單一因素變化對接頭拉剪強(qiáng)度的影響,仍缺少有效的模型和方法量化評價(jià)膠層和鋼板的材料/幾何等工藝參數(shù)共同作用對接頭拉剪強(qiáng)度的影響。針對上述問題,本文以雙相鋼單搭膠接接頭為研究對象,采用有限元數(shù)值仿真,研究單搭膠接接頭拉剪過程中的應(yīng)力分布規(guī)律,分析膠層和鋼板的材料/幾何等工藝參數(shù)對膠層應(yīng)力的影響,獲得了不同工藝參數(shù)下的膠接接頭拉剪強(qiáng)度,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法,建立了膠層和鋼板的材料/幾何等工藝參數(shù)與接頭拉剪強(qiáng)度的響應(yīng)面模型,分析了工藝參數(shù)對膠接接頭拉剪強(qiáng)度的影響,并進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1)膠接接頭拉剪過程有限元仿真研究通過建立單搭膠接接頭的有限元模型,分析了拉剪過程中膠層與鋼板間的應(yīng)力分布規(guī)律,并研究了膠接工藝參數(shù)對拉剪過程中膠層中應(yīng)力大小和接頭拉剪強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明:膠接接頭拉剪過程中,膠層會同時(shí)受到剪應(yīng)力和剝離應(yīng)力(正應(yīng)力)的作用,膠層和鋼板的力學(xué)性能和幾何參數(shù)均對膠接接頭拉剪強(qiáng)度有影響,其中,鋼板和膠層的屈服強(qiáng)度降低,膠層厚度增加會使接頭能夠承受的最大拉剪力下降;鋼板厚度/膠層寬度增加會使接頭能夠承受的最大拉剪力上升。2)膠接接頭拉剪強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究通過膠接接頭準(zhǔn)靜態(tài)拉剪實(shí)驗(yàn),研究了膠接工藝參數(shù),如膠層寬度、厚度、被連接鋼板屈服強(qiáng)度、厚度等參數(shù)對膠接接頭拉剪強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明:膠層寬度對膠接接頭能夠承受的最大拉剪力有明顯影響,膠層寬度越寬,拉剪力越大。膠層厚度對膠接接頭拉剪強(qiáng)度有明顯影響。鋼板的屈服強(qiáng)度越高,厚度越大,膠接接頭的拉剪力越大。3)膠接工藝參數(shù)與拉剪強(qiáng)度的響應(yīng)面模型通過響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,將影響膠接接頭強(qiáng)度的各項(xiàng)工藝參數(shù):膠層和母材的力學(xué)性能、幾何尺寸等進(jìn)行了因子分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),并建立了二次響應(yīng)面回歸模型;采用序列二次規(guī)劃(sqp)算法,對各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化。結(jié)果表明:膠層寬度、膠層厚度、鋼板厚度是影響膠接接頭最大拉剪力的主要因素。膠層寬度增加、厚度減小均會使膠接接頭拉剪力增加;鋼板厚度存在一個(gè)最佳臨界值,使膠接接頭拉剪力最大,而該臨界值的大小會同時(shí)受到其他因素的影響。在所選參數(shù)范圍內(nèi),綜合考慮各項(xiàng)工藝參數(shù),優(yōu)化結(jié)果為:膠層寬度18mm,膠層屈服強(qiáng)度29.4MPa,膠層厚度0.125mm,鋼板屈服強(qiáng)度897MPa,鋼板厚度2.112mm。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)膠接 有限元仿真 拉剪強(qiáng)度 響應(yīng)面
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U463.82;TG49
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 單搭膠接接頭拉剪強(qiáng)度的研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 接頭拉剪過程的理論建模研究13-16
• 1.2.2 接頭拉剪過程的數(shù)值仿真研究16-19
• 1.2.3 接頭拉剪強(qiáng)度的預(yù)測及影響因素研究19-20
• 1.2.4 小結(jié)20
• 1.3 本文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排20-22
• 第二章 膠接接頭拉剪過程的數(shù)值仿真及應(yīng)力分析22-51
• 2.1 引言22
• 2.2 單搭膠接接頭應(yīng)力分布理論分析22-27
• 2.3 單搭膠接接頭的數(shù)值仿真建模27-31
• 2.3.1 物理模型和模型假設(shè)27-28
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分和接觸定義28-29
• 2.3.4 邊界條件和材料屬性29-30
• 2.3.5 膠層失效斷裂準(zhǔn)則30-31
• 2.4 仿真結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證31-39
• 2.4.1 數(shù)值仿真結(jié)果31-38
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證38-39
• 2.5 不同膠層/鋼板屬性變化的膠層應(yīng)力變化39-49
• 2.6 小結(jié)49-51
• 第三章 膠層/鋼板屬性對接頭拉剪強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究51-64
• 3.1 引言51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建51-54
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料51-52
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程52-54
• 3.3 工藝參數(shù)對膠接接頭拉剪性能影響分析54-62
• 3.3.1 膠層寬度54-56
• 3.3.2 膠層厚度56-58
• 3.3.3 鋼板強(qiáng)度58-61
• 3.3.4 鋼板厚度61-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 第四章 基于響應(yīng)面法的結(jié)構(gòu)膠膠接工藝參數(shù)優(yōu)化64-80
• 4.1 引言64
• 4.2 響應(yīng)面模型的建立64-71
• 4.2.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法64-65
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)因子設(shè)計(jì)65-66
• 4.2.3 響應(yīng)面模型的建立和統(tǒng)計(jì)規(guī)律檢驗(yàn)66-71
• 4.3 基于響應(yīng)面模型的綜合分析71-77
• 4.3.1 參數(shù)權(quán)重分析71-73
• 4.3.2 工藝參數(shù)影響度拆分73-77
• 4.4 工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)77-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第五章 總結(jié)與展望80-83
• 5.1 主要研究內(nèi)容及結(jié)論80-81
• 5.2 本文的不足之處與研究展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果88-90

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