基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢开洞组合墙体抗震性能试验研究

为研究基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢开洞组合墙体的抗震性能,对8面2.7 m×2.4 m(高×宽)足尺冷弯薄壁型钢组合墙体进行水平单调和低周往复加载试验,分析加载方式、墙体开洞尺寸等因素对组合墙体的破坏特征以及抗剪承载力、刚度、延性、耗能等性能指标的影响规律.研究结果表明:基于锁铆连接的开洞组合墙体在单调加载下的抗剪承载力高于低周往复加载的抗剪承载力,但随着开洞尺寸的增大,加载方式对抗剪承载力的影响减弱;墙体的破坏主要发生在试件的角部以及开洞口两侧;墙体的延性系数为1.67~3.36;耗能系数为0.60~0.73;随着墙体洞口尺寸的增加,延性增加,墙体刚度和承载力降低.

装配式轻钢结构锁铆连接适用性分析

为解决传统装配式轻钢结构中自攻螺钉连接工序多、效率低等问题,引入锁铆连接的方式进行构件装配.为研究锁铆连接在冷弯薄壁型钢中的适用性,采用自攻螺钉和锁铆 2 种连接方式分别制作单个接头和桁架梁试件进行试验,以自攻螺钉连接的桁架梁性能为标准,对比分析2类连接试件的破坏模式、抗弯承载力、刚度、延性、变形能力等力学性能. 结果表明:锁铆钉在桁架梁与接头试验中的受力特征有所差异,单个接头试验的结论不足以说明锁铆连接在整体结构中的适用性;锁铆连接桁架梁的破坏模式为延性破坏,表现为上弦杆翼缘板材被拉裂,其抗弯承载力、刚度、延性均优于自攻螺钉连接,且抗弯刚度具有显著优势. 锁铆连接适用于具有较高刚度要求的装配式冷弯薄壁型钢模块.

汽车车身轻量化用锁铆连接工艺及设备

汽车车身轻量化的主要措施之一是采用轻质材料,包括铝、镁合金等有色金属,玻璃纤维或碳纤维复合材料、塑料等非金属材料,高强度钢板等。而将如此多种的材料以较低的综合成本很好地连接在一起是现在所面临的迫切课题,而EPRESS锁铆连接工艺和设备,不但能够很好地解决汽车轻量化过程中的连接工艺问题,而且能够降低综合生产成本并提高铆接质量。与特种焊接、传统铆接和胶接相比,锁铆连接具有明显技术应用优势。

车身锁铆连接技术的应用

锁铆连接是一种车身轻量化连接的新技术。从工艺参数、技术特点、工艺流程、设备及操作方法对锁铆技术进行了概述,同时从外观检验、金相检验、强度检验等方面介绍了进行锁铆连接后的设备质量检验。

多层板材有铆与无铆的锁铆连接方式探讨

本文简述了现代工业对诸如金属、非金属等复合材料多层板材结构需求的迫切性,分析了不同材质的多层板材连接的传统工艺存在的不足,明确指出不同材质的多层板材高效可靠的连接可通过有铆钉还是无铆钉方式的锁铆塑性成形连接工艺来实现。阐述了不同材质的多层板材塑性变形连接方式的有铆钉和无铆钉两种工艺类型的原理、工艺过程及其优缺点。论述了刺入杯型式铆钉塑性连接材料流动行为及其对铆钉的技术要求。从而为不同材质的多层板材的两种锁铆连接方式在工业实际中的推广与应用奠定坚实的基础。

锁铆连接:专门解决汽车轻量化出现的连接工艺问题

20世纪中后期，大规模工业化、信息化和全球化的经济发展推动了连接装配技术的快速进步。传统的低效率铆钉连接工艺和高耗能焊接工艺因成本居高而受到了前所未有的挑战。20世纪70年代末的能源危机极大地促进了汽车轻量化的发展，同时也催生了新型锁铆连接工艺技术的诞生。

锁铆连接的铝合金蜂窝板组合结构的连接性能研究

为研究锁铆连接的铝合金蜂窝板板-杆组合结构的力学性能,对3组锁铆连接的铝合金蜂窝板-杆组合结构进行静力试验分析,探讨蜂窝板、锁铆连接间距等对组合结构受力特性和变形性能的影响。试验表明:铝合金蜂窝板参与网壳结构共同工作后,充分发挥了蜂窝板及铝合金杆件轻质高强的优势,使组合结构的力学性能和变形性能显著提升。铝合金蜂窝板与铝合金杆件之间的有效连接是发挥铝合金蜂窝板及杆件性能的关键,无板组合结构的最终破坏形态为铝合金杆件连接节点处的脆性破坏,而铝合金蜂窝板-杆组合结构的最终破坏形态为在保证锁铆连接件的连接性能时,铝合金杆件断裂后结构仍然能继续承载的延性破坏。同时,不同的连接方式对组合结构有较大影响,相较于传统的抽芯铆钉连接,板-杆采用锁铆连接能有效提高组合结构的整体性,且在结构破坏时不发生锁铆节点破坏,板件仅产生局部屈曲,具有良好的连接性能。此外,锁铆连接间距对铝合金蜂窝板-杆组合结构的承载力和变形性能有较大的影响,在相同连接直径、连接工艺以及相同蜂窝板厚情况下,连接间距越小,组合结构承载力越大。

锁铆连接柱面组合网壳的承载力试验研究

铝合金具有密度小、耐蚀性好、易加工、比强度高、成型方便等优点,铝合金的密度约为普通钢材密度的1/3,而强度与常规的钢材刚度相当,因此铝合金结构可以获得更大的跨度,受到越来越多建筑师和结构工程师的关注与青睐。为了充分发挥铝合金蜂窝板轻质高强的优势,克服铝合金网壳弹性模量较低的缺点,提出了一种新型的铝合金蜂窝板柱面组合网壳结构。该结构由铝合金蜂窝板和铝合金网壳通过锁铆连接而成,以达到铝合金蜂窝板和铝合金网壳协同工作的目的。为此设计并制备了尺寸为4400 mm×1530 mm×1100 mm的柱面网壳结构,并对其进行了承载力试验,探究了柱面组合网壳的受力特点及破坏机理。在考虑双重非线性以及失稳影响的基础上,对柱面组合网壳进行非线性有限元分析,将分析结果与承载力试验结果对比,验证了有限元分析方法的可靠性。结果表明:组合网壳板-杆之间破坏时连接件主要形式为跨中短跨处抽芯铆钉被剪断,边跨由于铝合金翘曲导致抽芯铆钉拉断,锁铆连接件周围有板件错动趋势,但并未破坏;铝合金杆件最终破坏形式包括铝合金杆件在跨中受力最大处发生沿开孔薄弱处断裂,边跨受压屈曲,铝合金蜂窝板在杆件变形较大处也发生了脱胶现象;在加载点位移为30 mm之前,试件处于弹性阶段,之后进入弹塑性阶段、柱面网壳的非线性行为主要由铝合金杆件与蜂窝板之间的锁铆连接性能决定。柱面组合网壳试件的承载力为6951 N,随着位移的增加,荷载持续降低。考虑双重非线性的有限元分析模型可以有效地模拟组合网壳在弹塑性阶段的受力性能,而考虑失稳后能较好地模拟组合柱面网壳失稳后的变形及受力性能。所提出的有限元分析方法能较精确地模拟柱面网壳的荷载-位移曲线,计算效率高、收敛性好,极限承载力误差在2%左右。锁铆连接集开孔、成型于一体,只需定位便能利用锁铆连接工具将锁铆成型,加工效率最高,成型质量有保证,稳定性优于传统机械的连接,未来可形成“流水线”生产,提高建筑工业化程度。

高宽比对锁铆连接冷弯型钢剪力墙力学性能的影响研究

为将锁铆连接代替传统螺钉连接引入冷弯型钢剪力墙中,通过对四面足尺的锁铆连接冷弯型钢剪力墙进行了单调与往复加载的试验研究,并结合有限元数值分析,探明了高宽比对锁铆连接剪力墙力学性能的影响;在螺钉连接剪力墙抗剪承载力和刚度折减计算方法的基础上,提出了适用于锁铆连接剪力墙抗剪承载力和刚度的折减计算方法及其高宽比限值。结果表明:高宽比对锁铆连接剪力墙的破坏模式影响较小,而对其抗剪承载力、刚度和变形能力影响显著;采用北美规范AISI S400对不同高宽比的锁铆连接剪力墙抗剪承载力和刚度的折减程度偏于保守,提出的折减计算方法可为预测锁铆连接剪力墙的折减程度提供依据,并建议锁铆连接剪力墙高宽比限值为9∶4。

冷弯薄壁型钢锁铆连接力学性能及其本构模型研究

为将锁铆连接引入冷弯薄壁型钢结构中构件的连接,对锁铆连接及自攻螺钉连接的试件进行了抗拉、抗剪性能试验,探讨了铆钉端距、基板厚度差、铆钉长度等参数对锁铆连接抗剪性能的影响;基于传染病传播动力学SIR模型建立了铆接本构模型,提出了锁铆连接抗剪承载力设计计算方法。研究结果表明:锁铆连接的主要破坏模式为延性破坏模式,表现为铆钉腿部剥离下层板材并伴随铆钉头部局部脱离上层板材,且刚度、强度和耗能性能均明显优于自攻螺钉连接;所建立的本构模型能够较精确反映锁铆连接荷载-变形曲线的变化趋势,且抗剪承载力的理论值和试验值误差较小;锁铆连接用于冷弯薄壁型钢板间连接时,其组合厚度不宜大于4 mm,厚板与薄板的厚度比不宜大于1.5,锁铆接头的端距应大于2倍铆钉直径。

冷弯薄壁型钢结构多颗锁铆连接受剪性能试验研究

将锁铆连接引入冷弯薄壁型钢结构构件间的连接中,考虑了铆钉端距、间距、数量、排列方式等因素,对锁铆连接的受剪性能进行试验,研究了各试件的荷载-变形曲线、受剪承载力及破坏模式。基于传染病传播动力学SIR模型,建立了单颗锁铆连接力学模型,并考虑铆钉群折减效应提出了多颗锁铆连接的受剪承载力计算方法。研究结果表明:多颗锁铆连接的破坏主要为铆钉腿部剥离下层板材并伴随铆钉头部脱离上层板材、钢板净截面拉断,其中前者为较理想的延性破坏模式;铆钉排列方式、端距和间距对锁铆连接的受剪性能影响较大,铆钉应优先纵向排列,端距、间距不宜小于3倍与5倍铆钉直径;考虑铆钉群折减效应的受剪承载力计算方法具有较高的预测精度。

冷弯型钢锁铆连接抗剪性能非线性有限元简化分析方法研究

锁铆连接具有力学性能好、连接效率高等突出优势,在冷弯薄壁型钢结构中具有较好的应用前景。采用等效面域偶合、约束单元和连接单元三大类8种简化方法,建立了冷弯型钢锁铆连接受剪时的有限元简化模型;对比分析了简化模拟结果与试验结果,探明了各简化模型的适用范围;完成了不同板厚比下锁铆连接抗剪性能的参数分析,提出了适用于冷弯薄壁型钢结构的锁铆连接有限元非线性简化分析方法。研究结果表明:锁铆连接的主要受剪破坏模式为铆钉腿拔出下层钢板和铆钉头剪脱上层钢板;龙骨框架中冷弯型钢构件间的锁铆连接可采用约束单元Pin或紧固件单元Fastener进行简化模拟,龙骨框架与面板间的锁铆连接可采用连接器单元Cartesian或弹簧单元Spring2进行简化模拟;笛卡尔连接器单元可精确模拟出不同板厚比下锁铆连接的荷载-变形曲线和抗剪性能指标,且计算效率高,在冷弯薄钢型钢结构的非线性有限元分析中优先考虑。

对称腰鼓式铆钉实现两层板材锁铆塑性连接特性研究

本文简述了现代工业对轻量化板材需求的迫切性,分析了多层轻量化板材连接的传统工艺存在的不足,简要分析了采用杯形刺入式的铆钉实现两层板材塑性变形连接的工艺过程及其存在的不足。提出了对称腰鼓形的铆钉实现轻量化板材的连接的新方式。明确指出平底腰鼓式对称铆钉连接的主要优势是通过铆钉和压边圈模具几何参数的设计,避免成形板材的下表面凸起、铆钉穿透上板等缺点,与杯形刺入式的铆钉相比较,采用腰鼓式对称圆柱铆钉可以简化送钉系统,降低成本,论述了的铆钉实现两层板材塑性变形连接的工艺工程。平底腰鼓式对称铆钉连接主要技术参数包括铆钉侧面凹槽半径、铆钉侧面凹槽起始高度、铆钉侧面凹槽圆弧倒角、压边圈内径和压边圈倒角的角度。利用Simufact.Forming软件中的机械连接仿真模块,以连接接头的抗拉强度为指标,采用正交试验和有限元分析技术相结合的方法优化模具的几何参数,得到最佳其主要技术参数,仿真结果表明:压边圈内径对抗拉载荷的影响最大,接下来依次是凹槽起始高度、压边圈倒角的角度、凹槽半径和凹槽圆弧倒角,表明腰鼓型铆钉所形成的多层板之间的机械锁很鲜明,从而确保了连接的接头具备优良的抗拉与抗剪强度,接头的连接质量高。

不同混合连接的冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能试验研究

为了解决锁铆连接冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能一般的问题,对5片足尺组合墙进行低周往复加载试验,其中包括1片锁铆连接墙、2片局部用自攻螺钉替换锁铆的混合连接墙(连续替换和间隔替换)及2片局部增加自攻螺钉的混合连接墙(连续增加和间隔增加).探明4种不同混合连接方式对组合墙抗震性能的影响,获得各类组合墙的承载力、延性、耗能等抗震性能指标及其破坏模式,提出一种抗震性能较优的混合连接方式.研究结果表明:混合连接组合墙的破坏模式主要表现为面板屈曲、铆钉及螺钉头拔出面板;局部用自攻螺钉替换锁铆的混合连接方式对组合墙的抗震性能改善不明显;局部增加自攻螺钉的混合连接方式能够显著提升组合墙的抗剪承载力、刚度、极限位移、累积耗能等方面的性能,其中局部连续增加自攻螺钉的混合连接方式对组合墙的屈服位移提升较明显;组合墙在设计与应用时,宜优先选择局部连续增加自攻螺钉的混合连接方式.

追求创新技术

保尔豪富作为一家国际服务提供者，拥有自己的生产与开发设施，它是欧洲和美洲著名的连接与装配技术公司之一。

新型装配式冷弯薄壁型钢组合楼板模块受弯性能试验研究

为提高现有组合楼板的加工效率和装配化程度,解决组合楼板结构中自攻螺钉连接工序多、效率低等问题,提出了一种基于锁铆连接的新型冷弯薄壁型钢桁架梁-压型钢板-混凝土组合楼板模块。为研究该楼板模块的受弯性能以及次梁间距、混凝土厚度和连接方式对其抗弯承载力、延性和刚度的影响,对6块足尺组合楼板模块试件进行了单调静载试验。试验结果表明:在正常使用阶段,组合楼板模块的变形很小,且远小于GB50017—2017《钢结构设计标准》要求的限值;组合楼板模块破坏时具有较大塑性变形,说明其延性性能良好,主要表现为桁架梁锁铆连接的破坏、桁架梁弦杆的折曲破坏和楼板模块面板层混凝土的挤压破坏;次梁间距对组合楼板模块的延性和刚度影响较大,对其抗弯承载力影响较小;混凝土厚度和钢构件连接方式对组合楼板模块的抗弯承载力、延性和刚度均有显著影响。