铝锂合金同异质自冲铆接头静力学性能研究

以1420铝锂合金(AL1420)为载体制备其同质及其与H62铜合金(H62)、Q215镀锌钢(Q215)和TA1工业纯钛(TA1)异质单搭自冲铆接头。通过静力学试验分析各种接头的静失效载荷及能量吸收性能;就其失效模式分析推断其宏观失效机理。结果表明:TA1-AL1420接头静失效载荷最高,Q215-AL1420接头能量吸收性能最强;除TA1-AL1420接头外,其余各组接头失效位移呈现出的大小规律与能量吸收值的高低规律一致。当上下板材屈服强度相差不大时,接头的失效模式均为下板与铆钉分离;相差较大时,主要以屈服强度较低板断裂失效。     

钛合金异种材料单搭自冲铆接头力学性能

为研究钛合金异种材料单搭自冲铆接头的力学性能,本文使用接头剖面直观检测法分析了四种铆接接头的成形质量,先后对铜-钛合金接头(H62-TA1接头)和钛-铝合金接头(TA1-AA5052接头)进行准静态力学性能测试,得到了两种接头的载荷-位移曲线。采用狄克逊准则剔除异常值,并通过变差系数法验证了试验数据的可靠性。研究结果表明:H62-TA1接头质量优于TA1-H62接头,TA1-AA5052接头质量优于AA5052-TA1接头;H62-TA1接头强度(5 177.8 N)高于TA1-AA5052接头(4 296.9 N),H62-TA1接头能量吸收值(21.9 J)大于TA1-AA5052接头(10.2 J);H62-TA1接头失效模式为铆钉拉出失效,TA1-AA5052接头失效模式为下板拉断失效。     

8090铝锂合金T型自冲铆接头剥离试验失效机理分析北大核心CSCD

为探究8090铝锂合金自冲铆(SPR)T型接头的剥离性能及失效机理,本文对8090铝锂合金(8090)同种及其与钛合金(TA1)、铜合金(H62)异种组合的三组自冲铆T型接头进行剥离试验,并通过MATLAB R2014b对所得试验数据进行分析。结果表明:当下板材料相同时,接头铆钉刺入下板的深度对接头机械内锁的强度影响较大。剥离时的最大载荷均值从小到大依次为:8090-8090T型接头(1070.3 N),TA1-8090T型接头(1414.2 N)和H62-8090T型接头(1642.7 N)。8090同种T型接头的能量吸收能力均大于其余两组异种组接头。     

8090铝锂合金T型自冲铆接头剥离试验失效机理分析

为探究8090铝锂合金自冲铆(SPR)T型接头的剥离性能及失效机理,本文对8090铝锂合金(8090)同种及其与钛合金(TA1)、铜合金(H62)异种组合的三组自冲铆T型接头进行剥离试验,并通过MATLAB R2014b对所得试验数据进行分析。结果表明:当下板材料相同时,接头铆钉刺入下板的深度对接头机械内锁的强度影响较大。剥离时的最大载荷均值从小到大依次为:8090-8090T型接头(1070.3 N),TA1-8090T型接头(1414.2 N)和H62-8090T型接头(1642.7 N)。8090同种T型接头的能量吸收能力均大于其余两组异种组接头。     

几种金属材料自冲铆接头的静态失效机理

利用自冲铆连接系统、材料试验机及扫描电子显微镜等设备来研究钛合金、铝锂合金及铝合金自冲铆接头的力学性能与静态失效机理。结果表明:TA1钛合金接头平均最大拉剪载荷(6 285.0 N)在3种接头中最大,8090铝锂合金接头(5 478.3 N)次之,5052铝合金接头(3 217.7 N)最小;不同金属材料自冲铆接头的静态失效模式有很大的区别,TA1钛合金接头出现铆钉从沿晶断裂向韧性断裂转变的失效过程,8090铝锂合金接头出现材料被擦伤与解理断裂的失效过程,5052铝合金接头仅出现材料被擦伤的失效过程。     

压印接头典型失效形式及机理

选取1420铝锂合金(1420)和镀锌钢进行不同组合压印连接,对所得接头进行静态力学性能试验,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明:镀锌钢-1420接头的静拉伸强度和能量吸收值最大(3 119.3 N,4.757 J);1420-1420接头最小(2 243.4 N,0.598 J)。1420-1420接头为颈部断裂失效,镀锌钢-镀锌钢接头为混合失效,两种接头同时存在韧性断裂和脆性断裂两种特征;镀锌钢-1420接头为上板拉脱失效,接头断口为韧性断裂。     

铆钉数量及间距对自冲铆接头性能的影响北大核心CSCD

为研究铆钉数量及铆钉间距对自冲铆接头性能的影响,首先采用数值模拟和试验的方式优化了铆接参数,制备了三组不同形式接头;基于拉伸-剪切实验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式;并运用MATLAB 2014b用户自定义开发平台精确计算出各组接头的能量吸收值。结果表明:数值模拟结果与实验具有良好的一致性;单铆钉接头失效形式为铆钉从下板完全拉出,双铆钉接头失效形式为板材断裂失效;双铆钉接头性能明显优于单铆钉接头,而铆钉间距对接头静失效载荷和能量吸收性能的影响较小。     

铆钉数量及间距对自冲铆接头性能的影响

为研究铆钉数量及铆钉间距对自冲铆接头性能的影响,首先采用数值模拟和试验的方式优化了铆接参数,制备了三组不同形式接头;基于拉伸-剪切实验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式;并运用MATLAB 2014b用户自定义开发平台精确计算出各组接头的能量吸收值。结果表明:数值模拟结果与实验具有良好的一致性;单铆钉接头失效形式为铆钉从下板完全拉出,双铆钉接头失效形式为板材断裂失效;双铆钉接头性能明显优于单铆钉接头,而铆钉间距对接头静失效载荷和能量吸收性能的影响较小。     

铝锂合金与钛合金压印接头的力学性能

采用试验方法研究了铝锂合金(1420)和钛合金(TA1)同种压印接头及这两种材料组合的异种压印接头的力学性能,以接头的承载以及缓冲抗震能力作为评价接头质量的两个主要标准,经实验得到每组接头的载荷-位移曲线和能量吸收直方图间接得出压印接头的承载以及缓冲抗震能力。由实验结果可知,表征接头的承载以及缓冲抗震能力的载荷-位移曲线和能量吸收直方图均表明TA1-1420接头的力学性能相较于其他接头好,且与TA1-TA1接头相比,作为下板的1420密度较小,TA1-1420组的压印接头质量更轻。TA1-1420接头更适用于对于承载和缓冲抗震要求较高的部件。     

压印接头混合失效模式静力学分析

主要研究了压印接头的混合失效模式,给出混合失效相关概念,分析混合失效模式出现的情况和接头参数,得出其常出现在板材力学性能、流动性和所形成的接头参数较好的情况下,并以1420铝锂合金和TA1钛合金为例比较得知,混合失效模式的承载能力和能量吸收值均为最大,在接头失效过程中兼具了颈部断裂和拉脱失效的特点并在承载能力和承载位移上更优。     

含多处损伤搭接结构应力强度因子有限元分析

 采用铆钉的两种表现形式（详细杆元和简化的弹簧元）的组合方式建立了含多处损伤(MSD)多铆钉搭接结构的有限元模型，通过分析得到了不同损伤模式下的应力强度因子(SIF)随裂纹扩展历程变化规律的曲线。结果表明，相对于单裂纹和无腐蚀情况，MSD和腐蚀损伤都会增加SIF值，当裂纹间距大于孔间距一半时，可不考虑裂纹间干涉效应；在给定的循环应力幅下，应力强度因子幅随干涉量的增加而降低，但干涉量大到一定值时，SIF对其不再敏感；铆钉材料对SIF的影响很小，而铆钉直径增大20%，SIF约增加6%。反平面翘曲对SIF有很大的影响，相对于无反平面翘曲，SIF下降一个数量级。     

Numerical approach for assessment of dynamic strength for riveted joints

Numerous rivets have to be modelled for aeronautical framework crashes. A numerical procedure based on FE modelling and characterisation of material failure constitutive models is proposed in order to limit the experimental procedure. Quasi-static and dynamic experiments are carried out on elementary tension (punched) and shear (riveted) specimens. No strain rate sensitivity has been measured on the riveted joint assemblies failure. The experiments are used to identify, by an inverse method, the Gurson damage parameters of each material (2024-T351 and 7050 aluminium alloys for the sheet metal plate and the rivet). The characterisation gives rise to a satisfactory correlation between FE models and experiments. Optimised parameters are validated for each material by means of a uniaxial tension test for the sheet metal plate and an ARCAN type specimen in pure tension for the rivet. Results can then be used to identify macroscopic failure criterion to model the rivet behaviour in aeronautical framework crashes. FE tools can also resolve problems linked to limit-design or the design of new riveted joint assemblies more rapidly and cost effectively than experiments.     

An alternative numerical approach for full scale characterisation for riveted joint design

This paper describes a pure numerical methodology (FE database) to improve the representativeness of joint equivalent models for airframe crashworthiness. This method is based on material constitutive models and failure criterion in accurate 3D FE simulations. The interest of FE simulations is to define the dynamic strength of many types of riveted joints with a reduced cost compared to a pure experimental way. The FE database method is carried out on elementary riveted joints to predict and to analyse: first the post-riveting initial strain and stress state, and second several kinds of joint failure (e.g., crack propagation, rivet shearing or pull-out). The aim of the first step is to start the mechanical strength simulations with a correct deformed shape and post-riveting state. The responses of 3D riveted joint simulations can then be considered as reference and be used to optimise the mechanical properties of equivalent joint elements. A new equivalent joint element is developed to improve the representativeness of an airframe crash simulation.     

基于DFR法的Al-Li-S4铝锂合金铆接结构疲劳可靠性分析

Al-Li-S4是新一代铝锂合金,常被用作机身材料,而铆接结构在飞机各个重要受力结构中也具有广泛的应用.为了研究Al-Li-S4铝锂合金铆接结构的疲劳性能,通过试验统计得到两种铆接结构的细节疲劳额定值(DFR),并借助扫描电镜观察其疲劳裂纹的萌生和扩展行为.结果表明:Al-Li-S4铝锂合金铆接搭接结构的DFR值为102.24 MPa,铆钉填充锪窝孔连接结构的DFR值为169.41 MPa;Al-Li-S4铝锂合金疲劳断口的分析表征其具有良好的抗疲劳损伤性能.研究结果可为新型民用飞机选材、疲劳设计和寿命评估提供参考.     

铆接加筋板应力强度因子计算中几个问题的研究

给出了采用J积分法计算加筋板应力强度因子时选择积分回路的方法;同时给出了采用刚度导数法计算加筋板应力强度因子时刚度导数的计算方法;另外,还对模拟铆钉连接作用的3种方法进行了初步研究。     

某型飞机弹箱滑轨支撑件裂纹分析

某型飞机在铆接弹箱滑轨支撑件时，先后发现两零件在零件弯边处存在裂纹。通过进行断口、化学、机械性能、金相组织方面的分析，得出裂纹产生的原因是材料本身固有的冷变形性能差、零件表面粗糙、铆接工艺设计及铆接操作等因素，研究表明，为获得较高的铆接质量，应对现有铆接工艺及操作进行适当改进，从而产生避免裂纹。     

基于损伤力学的干涉配合连接结构寿命预测方法

铆接连接件疲劳破坏常出现在铆钉孔周,现阶段常采用干涉配合提高铆接连接件疲劳寿命。以干涉配合铆接连接件为研究对象,采用连续介质损伤力学方法,研究其在循环载荷作用下疲劳破坏特性。通过APDL语言对ANSYS软件进行二次开发,建立了结构疲劳裂纹萌生寿命的损伤力学——有限元法,可以预估干涉配合铆接连接件的疲劳寿命。计算了典型铆接件的疲劳寿命,并与SWT临界平面法预估的疲劳寿命进行对比,验证损伤力学——有限元法的准确性。     

复合材料斜面压铆和锤铆铆接质量对比分析

通过试验对复合材料斜面机器压铆和手工锤铆两种铆接方法的质量进行评估。评估内容主要包括铆钉的外观质量、复材铆接件的外观质量、无损检测和力学性能测试4个部分。结果表明:压铆的铆钉比复材铆接件的外观质量更好,受人为因素影响小;在无损检测后,压铆后的复材铆接件没有出现分层现象;在力学性能测试部分,压铆的铆接强度优于锤铆的铆接强度。可见在复合材料铆钉中压铆更具有实用性和适用性。