【摘 要】
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电磁自冲铆接是一种基于电磁铆接和自冲铆接而提出的新型连接工艺。由于其连接质量可靠、适应性较高,在汽车以及航空航天领域具有广阔的应用前景。本文对电磁自冲铆接工艺进
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电磁自冲铆接是一种基于电磁铆接和自冲铆接而提出的新型连接工艺。由于其连接质量可靠、适应性较高,在汽车以及航空航天领域具有广阔的应用前景。本文对电磁自冲铆接工艺进行了初步探索,采用了碳纤维增强复合材料、铝合金以及高强钢等材料,从接头截面形貌、剪切力学性能等角度对异种材料板的电磁自冲铆接接头质量进行了研究,并对电磁自冲铆接铆钉结构参数进行了设计。首先,将电磁自冲铆接工艺与传统压铆进行了对比研究,通过工艺试验分析两种工艺的接头质量。结果表明电磁自冲铆接接头成形后具有更高的底切量以及铆钉强度,同时其搭接接头最大剪切力平均高出传统压铆16.4%,确定了电磁自冲铆接相比于传统压铆具有更好的接头质量。通过接头剪切断裂失效模式分析,证明了接头互锁结构的可靠性以及上板的强度决定了电磁自冲铆接接头最大剪切强度。然后,对比分析了碳纤维/铝合金以及高强钢/铝合金两种接头在高速拉伸下的剪切力学性能。工艺试验结果表明提高连接板的强度能够提高接头的剪切强度,同时对不同拉伸速率下的试验结果分析证明了两种接头最大剪切力均随着拉伸速率的增大而增大,然而接头能量吸收值随着拉伸速率的增大而减小。通过对接头失效过程中板的应变场分析,确定了其接头失效过程伴随着互锁结构中铆钉的旋转以及材料的流动变形。最后,针对电磁自冲铆接工艺进行了铆钉结构参数设计。基于半空心铆钉的结构以及其钉腿扩张变形的成形方式建立了铆钉刃口角度、钉腿深度以及钉腿内径的结构参数设计方法。对设计的9种铆钉进行异种材料板连接的接头截面形貌以及剪切力学性能试验研究,结果表明刃口角度以及钉腿内径对接头强度有重要影响。通过对9组接头在最大剪切力以及能量吸收值4个指标与参考值的关联度分析,确定了设计的2号铆钉用于异种材料电磁自冲铆接时具有最佳的剪切力学性能。
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