三层钢铝异种板料无铆冲压接头质量及强度的仿真分析

为研究三层钢铝异种板料无铆冲压连接的接头质量及接头强度,以不同厚度的普通钢板SPCC和铝板Al6061-T6为研究对象,通过DEFORM模拟不同组合方式下三层钢铝异种板料无铆冲压连接过程并分析接头质量。然后基于正交试验研究了凹模深度、凹槽深度、凹槽宽度和凹槽底部圆角半径对接头强度的影响规律,通过极差分析法和方差分析法研究了影响接头强度的主次因素。结果表明:两层厚板夹一层薄板时,对于铝、钢、钢组合,铝板放中间得到的接头质量最好;对于铝、铝、钢组合,钢板放在最下层得到的接头质量最好。凹槽深度的改变对接头强度的影响非常显著,凹槽宽度对其影响次之,凹模深度和凹槽底部圆角半径对其影响较小。

钢铝无铆连接疲劳寿命分析

为研究异种板料无铆连接接头在不同工况下的疲劳寿命,通过ABAQUS软件建立无铆连接三维模型模拟接头成形过程。基于6061铝合金和304不锈钢板料的机械性能和应力-寿命曲线,利用Fe-Safe疲劳软件对接头进行剪切式、剥离式和综合式3种工况下的振动疲劳数值模拟。研究结果表明,接头承受的应力越大,疲劳寿命越短;随着接头承受应力的增加,接头的疲劳破坏区域也在逐渐扩大。当接头表面存在残余压应力时,有利于接头疲劳寿命的增加;反之,残余拉应力会对疲劳寿命产生不利影响。此外,3种工况中接头承受的应力大小相同时,剪切式工况下的接头疲劳寿命最长,剥离式的接头寿命略短于剪切式,而综合式的接头疲劳寿命远远短于前两种工况。通过疲劳实验验证剪切式接头疲劳寿命时发现,接头中存在残余应力Rs,且0 <Rs≤5 MPa。