车身铝_钢板件磁脉冲焊接数值模拟与接头疲劳性能研究

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1、学校代号10532学号S150200268分类号TG391密级公开硕士学位论文车身铝/钢板件磁脉冲焊接数值模拟与接头疲劳性能研究学位申请人姓名陈侣侣培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称李光耀教授学科专业机械工程研究方向汽车轻量化论文提交日期2018年04月23日学校代号：10532学号：S150200268密级：公开湖南大学硕士学位论文车身铝/钢板件磁脉冲焊接数值模拟与接头疲劳性能研究学位申请人姓名：陈侣侣导师姓名及职称：李光耀教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年04月23日论文答辩日期：2018年05月24日答

2、辩委员会主席：程军圣NumericalsimulationandfatiguepropertiesofmagneticpulseweldedjointofaluminumalloyandsteelsheetsforautomobilebodybyCHENLvlvB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateS

3、choolofHunanUniversitySupervisorProfessorLiGuangyaoMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：2018年05月24日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门

4、或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2018年05月24日导师签名：日期：2018年05月24日I车身铝/钢板件磁脉冲焊接数值模拟与接头疲劳性能研究摘要随着汽车轻量化需求的日益增长，铝镁等轻质合金在车身上的应用将越来越多，而传统的焊接技术在处理铝/钢等异种金属连接的问题上有较大的局限。磁脉冲焊接技术是一

5、种新型固相焊接技术，能够高效地获得质量优异的异种金属焊接接头，可以有效地解决车身铝镁合金与其他金属的焊接问题。本文选取了汽车上常用的材料5052铝合金和HC420LA高强钢作为研究对象，开展了数值仿真、工艺试验、微观特征分析以及疲劳性能测试等方面的研究。主要研究内容如下：首先用准静态及高速拉伸试验建立了5052铝合金的Johnson-Cook本构模型。结合有限元和边界元建立一种新的磁脉冲焊接模型，模拟了不同工艺参数下的5052Al/HC420LA磁脉冲焊接过程，研究了飞板感应电流及电磁力的分布情况。分析了不同工艺参数对电磁场及飞板碰撞速度的影响。结果表明

6、，飞板的感应电流主要集中在飞板搭接区的中心，感应电流在飞板的搭接区域形成了两个相连的矩形回路。同时发现，飞板在沿着焊缝的方向的速度差异较大，而在垂直于焊缝的方向速度差异较小。不同的工艺参数对飞板的碰撞速度影响较大。当放电能量一定，初始间距从1.0mm变化到1.8mm时，飞板的碰撞速度变化较大。而当初始间距一定，放电能量从25kJ变化到40kJ时，飞板的碰撞速度变化则相对较小。其次，通过预试验选取合理的工艺参数完成了磁脉冲板件的焊接试验，并采用PDV测速系统重构了飞板在碰撞前的加速历程。对磁脉冲焊接试样进行来了准静态力学性能测试及微观界面分析，研究了放电能

7、量对焊接接头质量及微观形貌特征的影响。结果表明，随着放电能量的增加焊接接头的强度随之提高，且在放电能量达到40kJ时获得了超过母材强度的焊接接头。PDV测试结果表明，随放电能量的增加飞板的碰撞速度也线性增加。微观分析结果显示，铝/钢焊接界面存在未焊合区、平直区及波形区，且在波形区附件有Al/Fe混合的过渡层存在。同时由于能量达到40kJ后波形由正弦波全部转变为剪切波，剪切波的部分波形被剪出，波形高度减小。因此波形的波高随着放电能量的增加先增大后减小。最后，对不同放电能量磁脉冲焊接接头的进行疲劳性能测试。研究了放电能量对焊接接头疲劳性能的影响。通过分析接头

8、的失效模式和疲劳断口，探究了焊接接头的失效机理。结果表明，随着放电能量的增加焊接