板材压力连接的强度数值模拟与实验研究.pdf

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1、第1期机械设计与制造2014年1月MachineryDesign&Manufacture板材压力连接的强度数值模拟与实验研究刘棵。．一，兰凤崇，-，周云郊．一，李忠超，(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640；2．广东省汽车工程重点实验室，广东广州510640)摘要：车身轻量化的趋势使大量轻型材料被采用，传统的连接工艺不能满足异种材料连接的需要，近期发展起来的压力连接是用于连接薄壁板材的新型连接技术，成为解决方案之一。为解决板材压力连接点抗剪强度与抗拉强度的预测问题，建立板材及压力连接模具的三维有限元模型，对板材压力连接及卸载过程、剪切及剥离试验进行了仿

2、真及实验研究，通过仿真结果与试验结果的对比，结果表明：仿真模拟可以较好地预测压力连接点抗剪强度与抗拉强度，有利于提高压力连接模具的开发效率，减少试验成本。关键词：压力连接；仿真分析；抗剪强度；抗拉强度中图分类号：TH16；TG386文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)01—0011-04NumericalSimulationandExperimentalStudyonStrengthOfClinchedConnectionsforSteeISheetsLIUKet一，LANFeng—chong，ZHOUYun-jiao，LIZhong-chao，(1．S

3、choolofMechanical&AutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510640，China；2．GuangdongProvincialKeyLaboratoryofAutomotiveEngineering，GuangdongGuangzhou510640，China)Abstract：Becauseofthetrendofdevelopinglight-weightofcarbo，manylight-weightmaterialsareadopted．Tr

4、aditionalconnectingtechniquescannotsat~fytheneedsofconnectingdrentmaterials．Therecentdevelopedtechnique，mechanicalclinching，whichisusedforconnectingmetalsheets，isoneofsolutions．Inordertosolvetheproblemofpredictingshearstrengthandtensilestrengthofclinchedconnectionsforsteelsheets，thethree-

5、dimensionalfiniteelementmodelofsteelsheetsandclinchingtoolswereestablished，andthemechanicalclinchingprocess，unloadingprocess，sheartestandpeeZtestwerestimulatedandexperimented．Throughcomparingtheresultsofsimulationandtest，itdemonstratesthatthesimulationmethodCOltbeusedtopredictshearstrengt

6、handtensilestrengthofclinchedconnections，SOtheefwieneyofdevelopingclinchingtoolCanbeimprovedandreducethetestcost．KeyWords：MechanicalClinching；SimulationAnalysis；ShearStrength；TensileStrength束。在连接形成过程中，板件的镀层或漆层也随之一起塑性变形1引言流动而无撕裂损伤，故冲压连接接头的形成不会影响此处板件的随着车身轻量化研究工作的不断深入，大量轻型材料，如高抗腐蚀性日。强度钢、铝合金、

7、镁合金等得到了广泛应用，车身结构日益向混合材料车身发展，但使传统的连接工艺不能满足异种材料连接的需要，故开发新的连接技术是扩大铝合金等轻质材料应用的前提。近期发展起来的无铆钉自冲铆是用于连接薄壁板材的新型连接技术，成为此问题解决方案之一l1_。这种压力连接技术的特点是在凸模、压边圈和凹模的共同作用下，使被连接材料在连接点处通过局部塑性变形形成自锁点而达到连接的目的。以一级无剪切圆图1无铆钉自冲铆连接过程示意图点压力连接为例，其工作过程，如图1所示。Fig．1SchematicDiagramofMechanicalClinchi