铁道车辆热铆连接的疲劳可靠性分析

热铆连接的疲劳可靠性是铁道车辆运行安全的关键因素之一。通过ABAQUS建立了热铆连接有限元模型,模拟了热铆连接时铆钉的变形过程,根据铁道车辆运行时铆钉的受力情况对热铆后的结构进行静力学分析,通过Miner线性累积损伤理论和疲劳分析软件FE-SAFE对静力学结果进行疲劳寿命分析,并通过改变铆钉钉杆长度和镦头高度对疲劳寿命进行预测。结果表明:钉杆长度的改变对疲劳损伤位置有一定的影响;疲劳寿命随铆钉镦头高度的增大呈现先增大后减小的趋势;钉杆长度和镦头高度对热铆连接可靠性有一定影响,存在最佳铆接参数以提高热铆连接的疲劳可靠性。

铁道车辆热铆连接的有限元分析

为了进一步研究铁道车辆热铆连接过程,基于热固耦合有限元理论建立铆钉和铆接件的有限元模型,模拟热铆连接过程,并结合试验进行验证。将热铆连接变形过程分为6个阶段,分析铆钉在热铆连接过程中的受力和变形情况,并通过改变铆钉钉杆长度和镦头高度,分析不同参数对热铆连接的影响,并得到最佳热铆参数。结果表明:铆钉的最大应力集中在铆钉镦头和与铆接件边缘相接触的中心部位,最大应变集中在镦头靠近铆接件边缘的位置;钉杆长度小于一定值时,铆钉的最大应力均发生在铆钉镦头顶部和镦头与铆接件边缘相接触的中心部位,超过该值时,应力集中位置只出现在铆钉镦头顶部;铆钉的最大应力随镦头高度总体呈下降趋势。

钢/铝薄板热无铆连接接头力学性能研究

目的针对目前车用高强钢和高强度铝合金板料在无铆连接工艺上出现的成形接头效果不佳及接头强度难以满足实际工况等问题,提出一种钢/铝异种材料热无铆塑性连接工艺,以有效提高22MnB5高强钢与7050铝合金铆接接头性能。方法通过软件Abaqus建立钢/铝异种材料无铆塑性连接有限元模型,对塑性连接接头尺寸特性进行分析;进一步通过仿真分析研究高强钢初始铆接温度对接头截面颈厚与自锁值的影响,并采用拉伸试验研究铝板在不同初始温度下及成形接头在不同冷却方式下对无铆塑性连接接头性能的影响。结果将有限元仿真分析结果与试验的金相图进行了对比研究,得出二者成形接头的尺寸基本吻合,并产生了有效的机械自锁,证明了仿真模型的准确性。随后,经仿真分析确定,钢加热至700℃时,接头颈厚值与自锁值均最大,分别为0.402、0.357 mm,该成形温度下接头特征尺寸最佳。最后,通过试验分析发现,常温铆接、阀冷、室冷、水冷的拉力峰值分别为2.0763、5.3140、2.4111、2.0240 kN。由此可得,热处理后接头的抗剪切强度较常温铆接提高了28.5%,在3种冷却方式处理下,阀冷的接头强度最佳,水冷的接头强度最差。结论通过对比分析,确定了22MnB5钢加热至700℃且铝仅经热传导并采用阀冷时进行无铆塑性连接的接头强度最佳。