车身铝/钢板件磁脉冲焊接数值模拟与接头疲劳性能研究
发布时间：2022-02-26 13:13
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,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...
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 磁脉冲焊接技术国内外研究现状
1.1.1 磁脉冲焊接技术原理
1.1.2 磁脉冲焊接技术的研究概况
1.2 焊接接头疲劳性能研究现状
1.3 论文研究思路与主要内容
第2章 磁脉冲板件焊接工艺的数值仿真分析
2.1 Al/Fe板件磁脉冲焊接数值模拟方案
2.2 5052铝合金材料模型建立
2.2.1 材料模型选取
2.2.2 准静态拉伸及高速拉伸试验
2.2.3 Johnson-Cook本构模型拟合
2.3 磁脉冲焊接多场耦合分析模型建立
2.3.1 几何模型建立
2.3.2 电磁场设定
2.3.3 结构场设定
2.4 数值模拟结果分析
2.4.1 电磁场模拟结果分析
2.4.2 结构场模拟结果
2.5 本章小结
第3章 磁脉冲板件焊接工艺试验及性能测试
3.1 磁脉冲焊接试验
3.1.1 试验设备及工装
3.1.2 试验材料
3.1.3 试验方案
3.1.4 试验结果
3.1.5 飞板碰撞速度获取
3.2 磁脉冲焊接接头剪切试验
3.2.1 焊接接头剪切试验过程
3.2.2 焊接接头剪切试验结果
3.2.3 焊接接头剪切失效模式
3.3 磁脉冲焊接接头界面微观机理研究
3.3.1 磁脉冲焊接界面微观特征
3.3.2 磁脉冲焊接界面元素扩散
3.3.3 放电能量对磁脉冲界面微观的影响
3.4 本章小结
第4章 磁脉冲焊接接头剪切疲劳性能测试
4.1 焊接接头剪切疲劳测试实验条件
4.1.1 试验设备及工装
4.1.2 试验参数及分组
4.2 不同放电能量磁脉冲焊接接头疲劳剪切测结果
4.2.1 不同放电能量下焊接结构的S-N曲线拟合及分析
4.2.2 疲劳测试过程中焊接结构的位移分析
4.3 不同放电能量以及载荷磁脉冲焊接接头疲劳失效模式
4.4 磁脉冲焊接接头疲劳失效机理
4.4.1 典型疲劳断口的微观分析
4.4.2 疲劳失效机理分析
4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所获得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]1000MPa级汽车用双相超高强钢低温脆性研究[J]. 刁法玺,张勇,倪雷,杨如松. 塑性工程学报. 2017(04)
[2]汽车6016-T4铝合金板材成形性能实验及数值模拟[J]. 金飞翔,陈晓辉,王广东,卢晓微,孟辉,钟志平. 锻压技术. 2017(02)
[3]一种新型铁素体不锈钢在汽车燃油箱中的应用[J]. 刘洪涛,吴春京,毛卫民. 塑性工程学报. 2016(01)
[4]电磁脉冲焊接技术研究现状及发展趋势[J]. 宋艳芳,张宏阁. 热加工工艺. 2015(11)
[5]PDV方法测量电爆炸驱动小飞片速度[J]. 陈清畴,陈朗,覃文志,郭菲,韩忠飞. 含能材料. 2014(03)
[6]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[7]汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究[J]. 武守辉,陈思杰,牛济泰,卫军全,李平. 热加工工艺. 2013(11)
[8]激光冲击强化靶背面自由表面速度的全光纤光子多普勒测速法测量[J]. 王健,吴重庆,宋宏伟,于涛,许静静. 红外与激光工程. 2012(05)
[9]3A21铝合金-20钢管磁脉冲连接实验研究[J]. 于海平,徐志丹,李春峰,赵志学. 金属学报. 2011(02)
[10]论汽车轻量化[J]. 马鸣图,易红亮,路洪洲,万鑫铭. 中国工程科学. 2009(09)
博士论文
[1]3A21铝合金-20#钢管件磁脉冲焊接数值模拟与工艺试验[D]. 徐志丹.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3644585
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 磁脉冲焊接技术国内外研究现状
1.1.1 磁脉冲焊接技术原理
1.1.2 磁脉冲焊接技术的研究概况
1.2 焊接接头疲劳性能研究现状
1.3 论文研究思路与主要内容
第2章 磁脉冲板件焊接工艺的数值仿真分析
2.1 Al/Fe板件磁脉冲焊接数值模拟方案
2.2 5052铝合金材料模型建立
2.2.1 材料模型选取
2.2.2 准静态拉伸及高速拉伸试验
2.2.3 Johnson-Cook本构模型拟合
2.3 磁脉冲焊接多场耦合分析模型建立
2.3.1 几何模型建立
2.3.2 电磁场设定
2.3.3 结构场设定
2.4 数值模拟结果分析
2.4.1 电磁场模拟结果分析
2.4.2 结构场模拟结果
2.5 本章小结
第3章 磁脉冲板件焊接工艺试验及性能测试
3.1 磁脉冲焊接试验
3.1.1 试验设备及工装
3.1.2 试验材料
3.1.3 试验方案
3.1.4 试验结果
3.1.5 飞板碰撞速度获取
3.2 磁脉冲焊接接头剪切试验
3.2.1 焊接接头剪切试验过程
3.2.2 焊接接头剪切试验结果
3.2.3 焊接接头剪切失效模式
3.3 磁脉冲焊接接头界面微观机理研究
3.3.1 磁脉冲焊接界面微观特征
3.3.2 磁脉冲焊接界面元素扩散
3.3.3 放电能量对磁脉冲界面微观的影响
3.4 本章小结
第4章 磁脉冲焊接接头剪切疲劳性能测试
4.1 焊接接头剪切疲劳测试实验条件
4.1.1 试验设备及工装
4.1.2 试验参数及分组
4.2 不同放电能量磁脉冲焊接接头疲劳剪切测结果
4.2.1 不同放电能量下焊接结构的S-N曲线拟合及分析
4.2.2 疲劳测试过程中焊接结构的位移分析
4.3 不同放电能量以及载荷磁脉冲焊接接头疲劳失效模式
4.4 磁脉冲焊接接头疲劳失效机理
4.4.1 典型疲劳断口的微观分析
4.4.2 疲劳失效机理分析
4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所获得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]1000MPa级汽车用双相超高强钢低温脆性研究[J]. 刁法玺,张勇,倪雷,杨如松. 塑性工程学报. 2017(04)
[2]汽车6016-T4铝合金板材成形性能实验及数值模拟[J]. 金飞翔,陈晓辉,王广东,卢晓微,孟辉,钟志平. 锻压技术. 2017(02)
[3]一种新型铁素体不锈钢在汽车燃油箱中的应用[J]. 刘洪涛,吴春京,毛卫民. 塑性工程学报. 2016(01)
[4]电磁脉冲焊接技术研究现状及发展趋势[J]. 宋艳芳,张宏阁. 热加工工艺. 2015(11)
[5]PDV方法测量电爆炸驱动小飞片速度[J]. 陈清畴,陈朗,覃文志,郭菲,韩忠飞. 含能材料. 2014(03)
[6]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[7]汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究[J]. 武守辉,陈思杰,牛济泰,卫军全,李平. 热加工工艺. 2013(11)
[8]激光冲击强化靶背面自由表面速度的全光纤光子多普勒测速法测量[J]. 王健,吴重庆,宋宏伟,于涛,许静静. 红外与激光工程. 2012(05)
[9]3A21铝合金-20钢管磁脉冲连接实验研究[J]. 于海平,徐志丹,李春峰,赵志学. 金属学报. 2011(02)
[10]论汽车轻量化[J]. 马鸣图,易红亮,路洪洲,万鑫铭. 中国工程科学. 2009(09)
博士论文
[1]3A21铝合金-20#钢管件磁脉冲焊接数值模拟与工艺试验[D]. 徐志丹.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3644585
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3644585.html
