无铆连接工艺的数值模拟及力学性能优化

无铆连接工艺的数值模拟及力学性能优化目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语2目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语31、无铆连接过程的数值模拟Audi

A8D5

无论是燃油车还是新能源汽车，轻量化是实现节能减排的共性关键技术；

铝合金等轻质材料的应用是实现轻量化的最有效的手段之一；

混合材料连接面临技术挑战。41、无铆连接过程的数值模拟优点：缺点：

不需要铆钉；

静态强度低于点焊；

不需要预开孔；

对塑性较差的金属

疲劳强度高于点焊；

可连接同/异种材料；

冷连接无热变形；难以形成有效连接；

须双面可达；整体式下模应用领域：

发罩、行李箱等开闭件；

门洞止口等部位；分瓣式下模工作过程分瓣式下模51、无铆连接过程的数值模拟61、无铆连接过程的数值模拟

材料：高强度钢板SPFC590、铝合金A5052-H34

考虑两种板料放置顺序：(1)

钢在上、铝在下；(2)

铝在上、钢在下。

厚度：均为1.5mm凹模冲头

板料放置顺序对连接点的形成有决定性影响。71、无铆连接过程的数值模拟对拉伸和剪切试验各做三组试件：SPFC590A5052-H345027夹持宽度30mmFF50t1t2100A5052-H34

SPFC590剪切F502550t230mmt1130

拉伸和剪切试样失效形式均为颈部断裂；

颈厚值比自锁值对接头抗拉抗剪强度的影响更明显。81、无铆连接过程的数值模拟材料屈服强度抗拉强度548延伸率(%)

流动应力SPFC59035522σ=865ε

0.16A5052-H34

2112589.9σ=366ε

0.11LS-DYNA轴对称模型凸模压边圈铝合金板A5052-H34

必须采用网格重划分技术以控制网格畸变，*CONTROL_ADAPTIVE。凹模高强度钢板SPFC59091、无铆连接过程的数值模拟铝板铝板钢板大塑性变形钢板50403020100(1)在剖面形状上，吻合程度非常好；实验仿真(2)具体数值上，颈厚值和自锁值误差分别为8.7%和8.2%；(3)

能够说明仿真分析的正确性。00.511.522.533.5位移/mm10userid:656793,docid:159456,date:2024-06-06,目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语112、基于尺寸的连接工艺优化因素及水平x1

冲头半径

(2.3、2.5、2.7mm)x2

冲头外倾角

(1.5、3.0、4.5°)x3

冲头圆角半径

(0.1、0.3、0.5mm)x4

凹模沟槽深度

(0.4、0.6、0.8mm)x5

凹模深度

(1.2、1.4、1.6mm)用正交表L27(3/13)构造27次试验方案，计算每个样本点颈厚值和自锁值，并拟合得到二次多项式近似模型：122、基于尺寸的连接工艺优化U=

3.0183

2.4764x

0.0059x

0.425x

0.1277x

0.0069x51234

0.4417x1

0.004646xx

0.04807xx

0.07745xx

0.08943xx1

52

0.000112x22

0.03117x32

0.1116x42

0.09883x52121

314N

0.08212

0.6062x

0.04211x

0.05533x

0.5918x

0.7841x51234

0.1319x1

0.01741x

x

0.05609x

x

0.2224x

x

0.1278x

x1

52

0.000138x22

0.1069x32

0.05349x42

0.07609x52121314

自锁值U

和

颈厚值N

的决定系数R2分别0.987和0.99。多目标x

,

x

,

x

,

x

,

x设计变量：12345目标函数：Max（U）,Max（N）优化约束条件：2.3

x

2.7,1.5

x

4.5,

0.1

x

0.5,1230.4

x

0.8,1.2

x

1.645132、基于尺寸的连接工艺优化Pareto前沿曲线0.20.25颈厚值原设计点0.30.350.4（）√√√√0.450.30.25

0.20.15

0.10.050

#6、#8～#9中，颈厚值/自锁值的比值分别为2.64、2.93、2.84和2.27倍。自锁值U(mm)

颈厚值和自锁值之间是相互矛盾的，此消彼长。142、基于尺寸的连接工艺优化四种方案多目标优化结果和数值模拟结果的对比：自锁值U颈厚值N编号优化结果

模拟结果

误差(%)

优化结果

模拟结果误差#6#80.14660.13540.1370.1380.1410.1450.1536.23%3.97%5.52%8.82%0.38760.39710.3895.69%7.22%6.04%6.39%0.4110.4280.4140.404#9#100.16650.378215目录1、无铆连接过程的数值模拟2、基于尺寸的连接工艺优化3、展望与结语164、展望与结语1）系统的设计理论与方法：

2）简化的力学数值模型：

3）新型连接技术：

Clinch，无铆钉铆接

不同板厚不同材料组合；

整车碰撞安全性；疲劳耐久；……

SPR，自冲铆接FDS