颗粒增强粘接层结构参数对连接强度的影响及工艺优化

基于Box-Behnken design(BBD)响应面法,开展颗粒增强粘接试验研究,构建粘接层结构参数(粘接层厚度、颗粒粒径和颗粒体积分数)与失效载荷和能量吸收值之间的多元回归模型,辨析粘接层结构参数对接头力学性能的影响规律;同时,结合多目标遗传算法,开展粘接工艺的多目标优化,并进行试验验证。结果表明:单因素分析中,颗粒体积分数对接头强度的影响最大;交互作用分析中,粘接层厚度和颗粒体积分数对接头连接强度的影响最为显著。通过Pareto解集确定的最优粘接层结构参数组合为粘接层厚度0.531 mm、颗粒粒径61.765μm、颗粒体积分数4.099%,遗传算法的预测值与试验值之间的误差分别为5.7%(失效载荷)和0.9%(能量吸收值)。

穿透式自冲铆接接头成形工艺及力学性能

为探究穿透式自冲铆接工艺,建立了穿透式自冲铆接过程的有限元仿真模型,并开展了工艺试验研究,探究了铆钉长度和底板厚度对铝合金/聚碳酸酯异质穿透式自冲铆接接头力学性能的影响,分析了PC板的预热温度对铆接成形裂纹产生的影响。结果表明,穿透式自冲铆接工艺过程可分为压紧、刺穿上板、刺穿下板和成形4个阶段;穿透式自冲铆接接头的失效载荷和能量吸收值均随着铆钉长度和底板厚度的增加而增加;热处理不仅可以抑制裂纹的产生,还可以提高接头的力学性能,预热处理后接头的最大失效载荷相较于常温处理的试样提升了26.21%。

基于三维RVE模型的颗粒增强粘接接头断裂失效分析

开展了颗粒增强粘接接头的双悬臂梁试验,标定了其颗粒增强粘接层的Ⅰ型断裂能。建立了颗粒增强粘接接头的三维代表性体积单元有限元模型,研究了粘接层厚度、颗粒粒径和颗粒体积分数3种粘接层结构参数对接头强度的影响规律,探讨了颗粒增强粘接接头的断裂失效机理。结果表明,在粘接剂中加入一定量的颗粒增强了粘接接头的力学性能,其峰值载荷随粘接层结构参数的增加呈现出先增大后减小的趋势,且在粘接层厚度为0.5 mm、颗粒粒径Φ60μm、颗粒体积分数4%时达到最大值;颗粒的存在改变了裂纹的扩展路径,提高了接头的失效断裂能,进而提高了接头的力学性能。