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1 自冲铆接技术概述1

1.1 自冲铆接技术的发展1

1.2 自冲铆接原理及工艺过程2

1.2.1 实心铆钉连接工艺过程2

1.2.2 半空心铆钉连接工艺过程4

1.3 自冲铆接技术的特点6

1.4 自冲铆接头的质量评价标准及其方法7

1.5 自冲铆接头的质量检测10

1.6 自冲铆接技术的应用11

1.7 自冲铆接的实例13

参考文献15

2 自冲铆接头成形机理分析17

2.1 Al5052自冲铆接头金相实验及分析17

2.1.1 Al5052自冲铆接头金相试样的制备17

2.1.2 阳极化覆膜过程20

2.2 实验结果及分析21

2.2.1 金相实验工艺参数的分析21

2.2.2 金相组织流向和结构分析21

2.3 自冲铆接过程中材料流动的有限元分析24

2.3.1 有限元分析软件的选择及模型的建立24

2.3.2 有限元数值模拟结果及分析25

2.4 自冲铆接头铆接过程参数优化设计29

2.4.1 凹模凸台高度对铆接质量的影响29

2.4.2 铆钉尺寸对铆接质量影响31

2.4.3 动、静摩擦系数对铆接质量影响32

2.4.4 对塑性应变比的敏感性33

2.5 小结33

参考文献34

3 自冲铆接头静力学性能及其失效机理35

3.1 自冲铆接头的制备及静力学试验35

3.1.1 材料测试35

3.1.2 试件的连接设备及其制备35

3.1.3 静力学试验设备及测试参数39

3.1.4 静力学试验结果及断口SEM分析设备39

3.1.5 静力学试验数据分析理论39

3.2 板材几何尺寸对接头静力学性能的影响41

3.2.1 板材几何尺寸对接头失效模式的影响41

3.2.2 板材几何尺寸对接头静强度的影响42

3.3 自冲铆接头静力学失效机理分析46

3.3.1 接头互锁结构滑移46

3.3.2 接头断口SEM分析53

3.4 铆钉数量及其分布结构对接头静力学性能的影响55

3.4.1 铆钉数量及其分布结构对接头失效模式的影响55

3.4.2 铆钉数量及其分布结构对接头静强度的影响56

3.5 自冲铆接头静力学性能的有限元分析59

3.5.1 有限元模型的参数选择及建立59

3.5.2 有限元模型网格划分60

3.5.3 自冲铆接头静力学结果及分析60

3.6 小结61

参考文献62

4 自冲铆接头动态性能及其失效机理64

4.1 自冲铆接头疲劳试验64

4.1.1 试验设备及试验参数64

4.1.2 试验结果及断口SEM分析设备64

4.1.3 疲劳试验数据分析理论64

4.2 板材宽度对接头疲劳性能的影响67

4.2.1 板材宽度对接头疲劳失效模式的影响67

4.2.2 板材宽度对接头疲劳强度的影响68

4.3 铆钉数量及其分布结构对接头疲劳性能的影响70

4.3.1 铆钉数量及其分布结构对接头失效模式的影响70

4.3.2 铆钉数量及其分布结构对接头疲劳强度的影响71

4.4 自冲铆接头疲劳失效机理分析73

4.4.1 板材断口分析73

4.4.2 微动磨损分析76

4.5 自冲铆接头疲劳性能有限元分析78

4.5.1 疲劳分析步骤78

4.5.2 疲劳分析结果及分析80

4.6 自冲铆接头模态分析84

4.6.1 实验模态分析85

4.6.2 有限元模态分析87

4.7 小结91

参考文献93

5 自冲铆接技术的适用性95

5.1 连接形式和基板材质连接研究95

5.1.1 试件连接设备及其制备95

5.1.2 静力学测试设备及测试参数96

5.1.3 静力学性能的影响97

5.2 多层板材连接研究101

5.2.1 试件连接设备及多层异质材料组合连接可行性研究101

5.2.2 多层板材组合试件的制备及静力学测试101

5.2.3 静力学测试结果及其分析102

5.3 TA1与异质板材连接研究104

5.3.1 试件的制备及静力学测试104

5.3.2 静力学测试结果分析105

5.4 H62与异质板材连接研究109

5.4.1 试件的制备及静力学测试109

5.4.2 静力学测试结果分析110

5.4.3 疲劳测试及结果118

5.5 小结126

参考文献127

6 压印连接技术概述129

6.1 压印连接原理129

6.1.1 压印连接定义和工艺过程129

6.1.2 压印连接的几种形式130

6.1.3 压印连接模具131

6.2 压印连接技术特点132

6.3 压印接头的质量控制及失效形式133

6.3.1 影响压印连接质量的因素133

6.3.2 压印接头失效形式133

6.4 国内外研究状况134

6.4.1 国外研究状况134

6.4.2 国内研究状况135

参考文献136

7 压印连接成形机理分析139

7.1 压印连接模型及金属流动规律139

7.1.1 固定模接头成形过程模拟分析139

7.1.2 分体式下模接头成形过程模拟分析146

7.1.3 模拟结果及分析148

7.1.4 分体式下模压印连接成形过程流向分析150

7.2 金相试验及金属流动规律151

7.2.1 金相试样的制备及金相实验过程151

7.2.2 实验结果及分析152

7.2.3 有限元模型与金相实验结果对比153

7.3 压印连接过程数值模拟实例153

7.3.1 典型薄板材料连接模型153

7.3.2 三层板模型155

参考文献156

8 压印接头静强度研究158

8.1 0°压印接头静载破坏试验158

8.1.1 实验准备158

8.1.2 试验过程159

8.1.3 拉伸实验结果分析159

8.1.4 裂纹扩展研究161

8.2 0°单搭压印连接静力学有限元分析161

8.2.1 0°单搭压印连接有限元模型的建立161

8.2.2 0°压印连接件静力学分析163

8.2.3 拉伸过程模拟及裂纹扩展分析163

8.3 带预成角的压印接头静载破坏试验分析164

8.3.1 试件制备164

8.3.2 实验过程及结果164

8.4 压印接头界面滑移分析167

8.4.1 机械内锁区界面滑移分析167

8.4.2 构件失效过程裂纹的自动识别168

参考文献170

9 压印接头疲劳强度研究172

9.1 试验设备172

9.2 压印接头疲劳寿命试验研究172

9.2.1 SPCC钢压印连接件的疲劳试验研究172

9.2.2 Al5052铝合金压印连接件的疲劳试验研究175

9.3 压印接头疲劳寿命仿真分析176

9.3.1 建模及参数设置176

9.3.2 疲劳仿真结果分析177

9.3.3 压印接头疲劳寿命仿真结果与试验结果比较分析178

参考文献178

10 压印连接的适用性研究179

10.1 三层板压印接头静强度研究179

10.1.1 板材组合顺序对成形性的影响179

10.1.2 接头配置形式对静强度的影响181

10.2 材料对接头强度的影响185

10.3 板材组合顺序对接头强度的影响187

10.4 提高H62-Al5052压印接头强度的方法189

10.4.1 1.5 mm H62-2.0mm Al5052接头验证试验189

10.4.2 1.5 mm H62-1.5 mm SPCC接头验证试验190

10.5 同种材料不同厚度分配190

10.5.1 压印接头成形研究190

10.5.2 接头拉-剪试验191

10.6 钛合金同种和异种板材压印接头力学性能193

10.6.1 钛合金压印接头连接过程193

10.6.2 拉-剪试验及结果分析194

参考文献197

11 压印接头强度优化198

11.1 多压印点接头研究198

11.1.1 压印点布置形式198

11.1.2 接头拉-剪试验198

11.2 压印接头火焰淬火处理200

11.2.1 试件制备200

11.2.2 拉-剪试验200

11.2.3 试验结果及分析201

11.2.4 疲劳试验203

11.2.5 疲劳试验结果及分析204

参考文献209

12 压印接头强度模型211

12.1 压印接头静强度有限元模型211

12.1.1 压印连接和拉-剪试验211

12.1.2 模型建立212

12.1.3 压印连接过程的数值模拟结果215

12.2 压印接头静强度的理论模型217

12.2.1 压印接头失效形式217

12.2.2 颈部断裂失效的接头强度解析方法218

12.2.3 上、下板拉脱失效的接头强度解析方法219

12.2.4 接头强度求解模型的试验验证222

12.2.5 模具设计程序224

12.2.6 压印模具设计实例226

参考文献227

13 结构粘接技术概述228

13.1 粘接技术的特点228

13.2 粘接原理229

13.3 常用粘接剂230

参考文献231

14 粘接接头的力学性能232

14.1 粘接接头的破坏模式与失效232

14.2 粘接接头的静力学性能232

14.3 粘接接头的应力分析233

14.4 粘接接头胶层的应力分布求解234

14.5 粘接接头的静强度预测分析238

14.5.1 界面端点处应力场241

14.5.2 λ的数值求解241

14.5.3 不同粘接厚度的粘接接头奇异性求解241

14.5.4 奇异性指数与应力强度因子的求解242

14.6 粘接接头的疲劳性能245

14.6.1 试件制备246

14.6.2 试验过程246

14.6.3 试验结果分析247

14.6.4 小结249

14.7 粘接接头的动力学性能249

14.7.1 试验采集系统251

14.7.2 仿真频率与试验频率对比251

14.7.3 仿真振型与试验振型对比253

14.7.4 仿真频率响应函数与试验频率响应函数对比254

14.7.5 胶层厚度对单搭粘接接头频率响应函数的影响255

14.8 粘接接头的无损检测256

14.8.1 粘接接头工艺质量常用检测方法256

14.8.2 粘接前被粘接试件的无损检测257

14.8.3 粘接后粘接接头的无损检测257

14.9 复合连接258

14.9.1 试件连接设备及接头制备259

14.9.2 试验过程262

14.9.3 破坏模式分析262

14.9.4 静强度分析263

14.9.5 小结268

参考文献269

15 影响粘接接头力学性能的因素272

15.1 几何形状272

15.1.1 接头几何形状对粘接接头应力强度的影响272

15.1.2 预成形角对单搭粘接接头应力分布影响的试验与仿真研究272

15.1.3 胶厚对单搭粘接接头强度影响的试验与仿真研究282

15.1.4 基于一维梁理论的单搭粘接贴片接头强度研究287

15.2 材料参数296

15.2.1 试验过程296

15.2.2 试验结果及分析296

15.2.3 有限元仿真分析298

15.2.4 小结300

15.3 环境因素301

15.3.1 温度对粘接接头强度的影响301

15.3.2 高温对单搭接粘接接头影响的试验与仿真研究302

15.3.3 磁场对粘接接头剪切强度的影响307

15.4 固化条件308

15.5 物料填充308

参考文献309

16 粘接技术的应用311

16.1 汽车结构的粘接311

16.1.1 对材料的要求311

16.1.2 汽车车身的粘接312

16.1.3 对粘接剂性能的要求313

16.1.4 表面处理314

16.1.5 强度和耐久性314

16.1.6 粘接在车辆制造业中的应用实例315

16.2 航空航天器的粘接316

16.2.1 粘接在飞机制造业中的应用领域与特点316

16.2.2 粘接在飞机制造业中的应用实例318

16.3 粘接在宇航工业中的应用319

16.3.1 粘接在宇航工业中的应用领域与特点319

16.3.2 粘接在宇航工业中的应用实例320

16.4 粘接在船舶工业中的应用322

16.4.1 粘接在船舶工业中的应用领域与特点322

16.4.2 粘接在船舶工业中的应用实例323

参考文献324

索引325