剪切载荷作用下单面自冲铆-粘接头应力分析

摘要

由于能源紧缺,使得汽车车身的轻量化成为汽车行业的一个重要发展趋势。汽车车身轻量化的主要途径便是采用铝、镁合金、复合材料等高性能轻量化材料。胶铆连接是解决这些轻量化材料连接的有效手段之一。而单面自冲铆-粘(SSPR-B)连接工艺是近几年由天津大学提出的一种全新的胶铆连接工艺,它有效解决了铆接对胶层的破坏,从而保证了胶铆连接的强度。本文在已有物理试验的基础上,开展剪切载荷作用下 SSPR-B接头应力分布有限元分析,为SSPR-B连接工艺参数的合理确定提供理论参考。获得的研究成果如下:
　　(1)基于ABAQUS有限元分析软件,建立了在剪切载荷作用下 SSPR-B连接试样应力分析的有限元模型,并通过物理试验验证了所建有限元模型的正确性及方法的可行性。
　　(2)分析了自冲铆接(SPR)工艺及单面自冲铆接(SSPR)工艺对胶粘连接性能的影响,通过对比分析表明,SSPR连接对胶层的破坏远小于SPR对胶层的破坏。
　　(3)分析了不同搭接长度下,SSPR-B接头应力分布情况,结果表明,随着搭接长度的增加,接头强度有所提高,但达到一定长度后,对接头的强度影响就很微弱。
　　(4)分析了铆钉的排列形式对 SSPR-B接头应力的影响,结果表明,铆钉的排列形式对接头强度的影响很小,因此,实际应用中,可依具体工程方便来排列U形铆钉的铆接方向。
　　(5)分析了胶瘤、胶材料的弹性模量、以及被连接板料的弹性模量对SSPR-B接头应力的影响。结果表明,胶瘤可以提高接头的承载能力;随着胶的弹性模量降低,胶层的应力峰值逐渐降低,胶层应力分布趋于均匀;随着板料的弹性模量的增大,胶层的应力峰值逐渐降低,胶层应力分布趋于均匀。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 胶接研究发展概况

1.3 铆接技术的发展概况

1.4 胶铆连接工艺发展现状

1.5 研究意义

1.6 本文的主要研究内容

第二章 单面自冲铆-粘连接力学性能评价

2.1 单面自冲铆-粘连接工艺原理

2.2 胶接力学基础

2.3 影响SSPR-B连接力学性能的因素

2.4 本章小结

第三章 剪切载荷作用下SSPR-B连接有限元建模

3.1 有限元分析软件简介

3.2 SSPR-B有限元分析模型的建立

3.3 分析对比模型的建立

3.4 SSPR-B连接力学性能试验验证

3.5 本章小结

第四章 铆接工艺对胶粘连接应力分布的影响

4.1不同铆接工艺有限元模型的建立

4.2 铆接工艺对胶粘连接应力分布的影响

4.3 本章小结

第五章 SSPR-B连接应力分布的影响因素分析

5.1 搭接长度对SSPR-B接头应力分布的影响

5.2 铆钉排列形式对SSPR-B接头应力分布的影响

5.3 胶瘤对SSPR-B接头应力分布的影响

5.4 胶的材料对SSPR-B接头应力分布的影响

5.5 板的材料对SSPR-B接头应力分布的影响

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附 录

致谢