電磁鉚接過程及接頭力學(xué)性能數(shù)值模擬與試驗(yàn).pdf

1、電磁鉚接是一種新型鉚接工藝,具有高能率加載、微秒級(jí)成形的特點(diǎn),可以沿整個(gè)釘桿形成均勻的干涉量,提高鉚接質(zhì)量,有效解決鈦合金、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的連接及大直徑和難成形材料鉚釘?shù)某尚螁栴}。本文采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,構(gòu)造了高應(yīng)變速率作用下的材料模型,進(jìn)行電磁場和變形—溫度場耦合下的電磁鉚接數(shù)值模擬及鉚接接頭剪切性能的數(shù)值模擬,并結(jié)合電磁鉚接工藝試驗(yàn)及鉚接接頭剪切強(qiáng)度試驗(yàn)研究了工藝參數(shù)對(duì)鉚釘成形和接頭強(qiáng)度的影響。
　　采用霍普金森

2、壓桿試驗(yàn)得到了常溫和加熱狀態(tài)下的2A10鋁合金材料的動(dòng)態(tài)壓縮性能,結(jié)合準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)試驗(yàn),擬合出2A10鋁合金 Johnson-Cook材料模型及5083鋁合金材料冪指數(shù)塑性材料模型,分別作為鉚釘、鉚接板的材料模型。
　　利用ANSYS/MULTIPHYSICS模塊進(jìn)行了電磁場數(shù)值模擬,研究結(jié)果表明在等電容的條件下,隨著放電能量的不斷升高,磁壓力峰值不斷增大,且從驅(qū)動(dòng)片中心向兩側(cè)衰減的幅度不斷增大。在等放電能量條件下,隨著電容的增大,

3、放電周期不斷增大,可為鉚釘提供更大的動(dòng)量。
　　利用ANSYS/LSDYNA模塊進(jìn)行了鉚釘變形—溫度耦合場數(shù)值模擬以及鉚接接頭剪切試驗(yàn)數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明,鉚釘在變形過程中分為若干變形區(qū)。在應(yīng)變與應(yīng)變速率強(qiáng)化效應(yīng)和溫度軟化效應(yīng)的共同作用下,鉚釘鐓頭呈現(xiàn)變形局部化的特點(diǎn),形成剪切帶。鉚釘變形完成時(shí)間大于磁壓力作用的時(shí)間。隨著等電容的條件下放電能量的不斷增大,以及等放電能量條件下電容的不斷增大,成形的鐓頭直徑不斷增大,鐓頭高度不斷減

4、小,釘桿的干涉量逐漸增大,鉚接板的殘余應(yīng)力值逐漸增大。剪切試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果表明,鉚接結(jié)構(gòu)的破壞形式為鉚釘?shù)臄嗔?剪裂區(qū)域位于鉚接上下板交界處。隨著等電容的條件下放電能量的不斷增大,以及等放電能量條件下電容的不斷增大,鉚接接頭強(qiáng)度不斷升高。
　　進(jìn)行了不同工藝參數(shù)下的電磁鉚接工藝試驗(yàn)及鉚接接頭剪切性能試驗(yàn),并利用剖面和金相觀察,研究了工藝參數(shù)對(duì)鐓頭變形尺寸、鉚釘?shù)母缮媪恳约敖宇^剪切強(qiáng)度的影響規(guī)律。將試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,鐓頭直