异质板材嵌入式冷压变形连接成形规律研究

摘要

随着社会的不断进步与发展，环保等问题受到的关注与日俱增。在追求节能减排等实效的驱动下，大量的新型材料或结构被航空航天、汽车制造等领域广泛采用。异质材料连接作为实现轻量化的主要途径之一逐渐成为研究者们共同关注的焦点，与激光焊、搅拌摩擦焊等方法相比，螺纹连接、铆接和冲压连接等机械连接方法在解决异质板材连接过程中存在的板厚差异大、层数多等瓶颈问题中更具优势。
　　为了进一步提高异质板材连接的法向承载能力及可靠性，本文提出了嵌入式板材冷压变形连接法即对连接部位整体加载作用后，一侧板材受压变形后嵌入到对侧板材的预制孔中形成互锁连接结构。并设计了搭接-嵌入式、交互-嵌入式和插孔-嵌入式等三种不同的接头结构方案，以工业纯铝1100与304不锈钢板为例，利用万能材料试验机进行连接实验及连接强度测试。
　　本文首先确定了异质板材冷压变形连接过程可分为三个主要阶段：调整阶段、压合阶段和嵌入阶段，结合各阶段的变形连接特征揭示了其主导的因素并加以深入阐述；然后研究了加载压力、预制孔型和冲头压下量等对异质板材冷压变形连接过程及连接质量等方面的影响。其中，利用有限元模拟分析了不同方案连接过程中的两板材接头部位的塑性变形特征、金属流动行为和嵌入充填行为等规律；又借助工艺实验研究了板材连接部位的宏观形貌、宽度及厚度变化并进行了工艺优化，结合具体工艺条件分析确定失效形式及内因机理。
　　上述研究结果表明，不同方案连接过程中铝板在加载压力作用下均有向不锈钢板预制孔内产生充填流动并嵌入其中的趋势。同时，连接部位的厚度均为从对称面处向两侧依次递减且与加载压力呈反比关系变化。经三种冷压变形连接方案连接强度的对比可得知，插孔-嵌入式方案明显高于其它两种方案。

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第1章 绪论

1.1前言

1.2异质板材焊接方法的研究及发展现状

1.3异质板材机械连接的研究及应用概况

1.4本课题的研究目的及意义

1.5课题研究的主要内容

第2章 异质板材嵌入式冷压变形连接原理

2.1引言

2.2异质板材冷压变形连接工艺原理

2.3嵌入式冷压变形连接结构形式

2.4工艺试验及测试评价方法

2.5本章小结

第3章 搭接-嵌入式冷压变形连接成形规律研究

3.1引言

3.2搭接-嵌入式冷压变形连接研究方案

3.3冲头压下量对冷压变形连接过程的影响

3.4加载压力对冷压变形连接质量的影响

3.5本章小结

第4章 交互-嵌入式冷压变形连接成形规律研究

4.1引言

4.2交互-嵌入式冷压变形连接研究方案

4.3交互-嵌入式冷压变形连接行为分析

4.4交互-嵌入式冷压变形连接过程分析

4.5交互-嵌入式冷压变形连接质量分析

4.6本章小结

第5章 插孔-嵌入式冷压变形连接成形规律研究

5.1引言

5.2孔型预制及实验方案

5.3预制孔形式对冷压变形连接质量的影响

5.4加载压力对冷压变形连接质量的影响

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢