無鉚連接工藝的數值模擬及力學性能優化目錄1、無鉚連接過程的數值模擬2、基于尺寸的連接工藝優化3、展望與結語2目錄1、無鉚連接過程的數值模擬2、基于尺寸的連接工藝優化3、展望與結語31、無鉚連接過程的數值模擬Audi

A8D5

無論是燃油車還是新能源汽車，輕量化是實現節能減排的共性關鍵技術；

鋁合金等輕質材料的應用是實現輕量化的最有效的手段之一；

混合材料連接面臨技術挑戰。41、無鉚連接過程的數值模擬優點：缺點：

不需要鉚釘；

靜態強度低于點焊；

不需要預開孔；

對塑性較差的金屬

疲勞強度高于點焊；

可連接同/異種材料；

冷連接無熱變形；難以形成有效連接；

須雙面可達；整體式下模應用領域：

發罩、行李箱等開閉件；

門洞止口等部位；分瓣式下模工作過程分瓣式下模51、無鉚連接過程的數值模擬61、無鉚連接過程的數值模擬

材料：高強度鋼板SPFC590、鋁合金A5052-H34

考慮兩種板料放置順序：(1)

鋼在上、鋁在下；(2)

鋁在上、鋼在下。

厚度：均為1.5mm凹模沖頭

板料放置順序對連接點的形成有決定性影響。71、無鉚連接過程的數值模擬對拉伸和剪切試驗各做三組試件：SPFC590A5052-H345027夾持寬度30mmFF50t1t2100A5052-H34

SPFC590剪切F502550t230mmt1130

拉伸和剪切試樣失效形式均為頸部斷裂；

頸厚值比自鎖值對接頭抗拉抗剪強度的影響更明顯。81、無鉚連接過程的數值模擬材料屈服強度抗拉強度548延伸率(%)

流動應力SPFC59035522σ=865ε

0.16A5052-H34

2112589.9σ=366ε

0.11LS-DYNA軸對稱模型凸模壓邊圈鋁合金板A5052-H34

必須采用網格重劃分技術以控制網格畸變，*CONTROL_ADAPTIVE。凹模高強度鋼板SPFC59091、無鉚連接過程的數值模擬鋁板鋁板鋼板大塑性變形鋼板50403020100(1)在剖面形狀上，吻合程度非常好；實驗仿真(2)具體數值上，頸厚值和自鎖值誤差分別為8.7%和8.2%；(3)

能夠說明仿真分析的正確性。00.511.522.533.5位移/mm10userid:656793,docid:159456,date:2024-06-06,目錄1、無鉚連接過程的數值模擬2、基于尺寸的連接工藝優化3、展望與結語112、基于尺寸的連接工藝優化因素及水平x1

沖頭半徑

(2.3、2.5、2.7mm)x2

沖頭外傾角

(1.5、3.0、4.5°)x3

沖頭圓角半徑

(0.1、0.3、0.5mm)x4

凹模溝槽深度

(0.4、0.6、0.8mm)x5

凹模深度

(1.2、1.4、1.6mm)用正交表L27(3/13)構造27次試驗方案，計算每個樣本點頸厚值和自鎖值，并擬合得到二次多項式近似模型：122、基于尺寸的連接工藝優化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

自鎖值U

和

頸厚值N

的決定系數R2分別0.987和0.99。多目標x

,

x

,

x

,

x

,

x設計變量：12345目標函數：Max（U）,Max（N）優化約束條件：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、基于尺寸的連接工藝優化Pareto前沿曲線0.20.25頸厚值原設計點0.30.350.4（）√√√√0.450.30.25

0.20.15

0.10.050

#6、#8～#9中，頸厚值/自鎖值的比值分別為2.64、2.93、2.84和2.27倍。自鎖值U(mm)

頸厚值和自鎖值之間是相互矛盾的，此消彼長。142、基于尺寸的連接工藝優化四種方案多目標優化結果和數值模擬結果的對比：自鎖值U頸厚值N編號優化結果

模擬結果

誤差(%)

優化結果

模擬結果誤差#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目錄1、無鉚連接過程的數值模擬2、基于尺寸的連接工藝優化3、展望與結語164、展望與結語1）系統的設計理論與方法：

2）簡化的力學數值模型：

3）新型連接技術：

Clinch，無鉚釘鉚接

不同板厚不同材料組合；

整車碰撞安全性；疲勞耐久；……

SPR，自沖鉚接FDS