基于有限元分析的自沖鉚接殘余應力分布確定

基于有限元分析的自沖鉚接殘余應力分布確定

實現汽車輕量化能夠改善汽車燃油經濟性，使整車質量減輕10%，燃油經濟性提高約3.8%。實現汽車輕量化最有效的方法是在汽車制造過程中大量使用輕質材料。常見的輕質材料包括鋁合金材料、鎂合金材料等，而實現輕質材料的連接是應用輕質材料必須解決的難題。由于采用自沖鉚接技術不會在連接處產生熱影響區(qū)，因而不需要考慮所連接材料發(fā)生熱變形帶來的影響。盡管如此，進行自沖鉚接時仍然會在連接處產生殘余應力，尤其是通過自沖鉚接進行異種金屬連接時，其產生的殘余應力將影響連接結構的疲勞壽命。對此，需要對自沖鉚接產生的殘余應力分布進行分析。

通過仿真方法對自沖鉚接的殘余應力分布進行分析。仿真6111-T4鋁合金板件與HSLA340鋼制板件連接。對兩種板件的有限元建模采用三維殼單元結構模型，對自沖鉚接處鉚釘的仿真采用二維軸對稱單元結構模型，且二維軸對稱單元結構類型包含具有狀態(tài)變量的塑性材料模型。利用具有狀態(tài)變量的塑性材料模型模擬兩種板件的應變率和變形。破壞準則選用最大剪切應變破壞準則。為了避免過大的單元畸變影響精度，在進行網格劃分時，采用自適應網格技術。利用LSDYNA仿真軟件包對建立的有限元模型進行顯式求解分析，確定自沖鉚接處的殘余應力分布。結果顯示，在自沖鉚接附近會產生殘余應力，且殘余應力沿厚度方向分布。

刊名：Journal of Manufacturing Science and Engineering（英）

刊期：2017年第139期

作者：J.F.C.Moraes

編譯：王淼