泡沫金属三明治结构压印-粘接复合接头剥离性能分析

为研究三明治结构压印-粘接复合接头的抗剥离性能,选取AA5052铝合金板以及泡沫镍、泡沫铜以及泡沫铁镍进行压印-粘接复合连接,对接头进行拉伸剪切试验,采用扫描电镜对失效断口进行了观察,分析了接头的失效形式、失效载荷、能量吸收值以及失效机理。结果表明:夹层的存在会使接头中胶层的失效过程更加稳定,夹层对于压印-粘接复合接头的承载能力并无显著影响,但是会降低其失效过程中的能量吸收值。     

钛合金压印接头疲劳性能与微观分析

压印连接是近年来新兴的连接方式,因其具有简单高效、低耗环保等优点,在连接应用方面越来越受到重视,而疲劳破坏是机械零件失效的主要形式。对钛合金压印接头的疲劳性能进行了实验研究,与母材的力学性能进行了对比分析,并对疲劳失效断口进行了断口分析和能谱分析。实验结果显示钛合金压印接头的平均拉伸-剪切强度约为同等尺寸材料拉伸-剪切强度的36.7%;钛合金压印接头的疲劳极限约为材料疲劳极限的46%,平均载荷约为接头最大静强度的42%。微观特征显示断口呈脆性疲劳断裂特征,由于微动磨损和氧化作用产生了成分为氧化钛的微动磨屑,且其硬度较高,因此在微动过程中起到磨粒的作用,从而加速了磨损和裂纹扩展,最终导致疲劳失效。     

三层板压印接头力学性能分析

本文的研究目的是分析三层板不同搭接方式的压印接头的力学性能,主要采用试验方法对其进行研究,具体方法如下:首先对1.5 mm AA5052+1.5 mm SPCC+1.5 mm AA5052三层板不同配置方式下的压印接头进行静态力学性能测试,分析三层板压印接头的静态失效模式及其静强度;再对静态力学性能最优组进行动态疲劳性能测试,分析疲劳失效模式及其疲劳强度,并采用最小二乘法拟合获得接头力-寿命(F-N)方程.试验结果表明:静态失效为上板颈部断裂、中板内锁拉脱和混合失效三种模式;T-A型接头静强度最低,T-C型接头静强度最高.其中,T-C型接头疲劳失效模式为上板颈部先断裂,之后下板出现裂纹导致接头失效;T-C型接头上板颈部疲劳性能较差,当应力水平为静强度40%时,疲劳循环最多只能达到15 965次,但是中板与下板连接可达到200万次.     

SUS304不锈钢点焊与胶焊接头的疲劳强度分析

通过拉剪实验测定1.5mm厚SUS304不锈钢点焊接头、胶焊接头的抗拉强度,并开展疲劳实验,获得不同应力水平下两种接头的疲劳寿命,得到两种接头的载荷-寿命曲线;借助扫描电镜分析接头疲劳失效过程。结果表明:当焊接电流为10.0kA、焊接时间为80ms、电极压力为0.5 MPa时,能获得较好的胶焊接头。在此焊接参数下,点焊接头、未固化胶焊接头和固化胶焊接头的平均失效载荷分别为12 825.5N、10 345.6N、10 022.9N;在疲劳实验载荷-寿命曲线的有限寿命区内,SUS304不锈钢胶焊接头的疲劳强度均大于点焊接头;点焊接头和胶焊接头的疲劳失效形式主要由母材眉状裂纹失效和界面撕裂失效两种形式组成;胶焊接头的疲劳失效过程中,首先是胶层粘接失效,随后疲劳裂纹从板间内表面热影响区边缘萌生,沿板厚与板宽方向扩展直至发生疲劳失效。     

粘接剂对压印连接强度的影响及数理统计分析

作为替代连接技术,压印和粘接表现出独特的优势。以压印和压印-粘接复合接头为对象,采用数理统计分析检验试验数据的合理性,进而对比不同材料组合及连接方式来分析粘接剂对压印连接接头强度的影响。试验表明,压印连接的剪切强度比剥离强度高,异种材料组合、压印-粘接复合能获得更有效的连接结构;胶层厚度为0.1mm时获得较好效果。     

铝锂合金T型自冲铆接头疲劳特性及失效机理

为研究T型自冲铆接头的疲劳特性,以铝锂合金(AL1420)同种及其与铜合金(H62)和不锈钢(410)异种组合制备的AA、HA和SA三组T型自冲铆接头为研究对象,基于其静力学试验采用正弦波进行拉-拉加载疲劳试验,用二参数威布尔分布对所得疲劳数据的有效性进行验证,采用最小二乘拟合直线得到拟合的F-N曲线,并采用SEM扫描电镜对各组典型疲劳失效断口进行微观分析。结果表明:SA组疲劳寿命对载荷变化最敏感,并且疲劳寿命随相对滑移量的增加而减小;由三组T型接头失效形式可看出接头薄弱环节有由铆钉向板材转移的趋势;从微观分析疲劳断口可知裂纹萌生区多为形貌特征较为平坦的准解理,裂纹瞬断区形貌更加突出,多为沿晶断裂或韧窝形貌。     

钛铝合金板材压印成形及接头力学性能实验研究

对钛合金(TA1)和铝合金(Al5052)板材组合进行压印连接的可行性进行了研究,发现压印连接可以有效地实现TA1-TA1组合和Al5052-TA1组合的连接。对所获得的接头进行准静态力学性能测试,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,压印连接时,钛合金和铝合金的组合能够获得成形性较好的压印接头,TA1-TA1接头的最大载荷和失效位移较Al5052-TA1接头提高了303.8%和49.4%,这两种接头静态失效形式相似,为上板颈部材料首先被破坏,产生裂纹,之后裂纹沿周向逐渐扩展,最终导致整个压印接头断裂。由微观断口可以判断TAl-TA1接头断口处呈现准解理和韧窝形貌,即同时具有韧性断裂和脆性断裂的特征;Al5052-TA1接头断口处呈现直径和深度较大的拉长韧窝,即为韧性断裂。     

钛合金压印接头热处理前后静态失效机理分析

对钛合金进行压印连接,将得到的压印接头分成3部分,一部分不予处理,一部分进行整体淬火处理,一部分进行整体退火处理,再将热处理前后的接头进行静态力学实验,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,未处理的钛合金压印接头静拉伸失效载荷为4567.22 N,变形位移为1.19 mm;淬火处理的钛合金压印接头载荷和位移值均大幅度降低;退火处理的钛合金压印接头失效载荷降低了10.9%,变形位移比未处理的接头增加了7.6%。3种接头失效模式均为颈部断裂失效,从微观角度分析可知钛合金压印接头断口呈现韧窝形貌和少量解理特征,主要为韧性断裂;钛合金压印接头淬火后断口出现准解理特性和滑移特征,为脆性断裂;钛合金压印接头退火后断口呈现准解理和均匀的韧窝特征,主要为韧脆混合断口。     

粘接剂对自冲铆-粘接复合接头强度的影响及数理统计分析

以自冲铆接和自冲铆-粘接复合接头为对象,采用数理统计分析检验实验数据合理性,进而对比不同材料组合及连接方式来分析粘接剂对自冲铆接接头强度的影响。实验表明,自冲铆接的剪切强度比剥离强度高;粘接剂对异种材料组合(硬质材料置于上板)自冲铆接的影响较同种材料组合自冲铆接更显著;异种材料组合(硬质材料置于上板)自冲铆-粘接复合技术,采用胶层厚度为0.1mm时,可获得有效的连接结构且具有良好的承载能力;T型异种材料组合压印连接吸震、缓冲效果更好。     

S135钻杆钢的拉扭复合加载疲劳行为

采用疲劳实验和回归分析相结合的方法,研究了S135钻杆钢在拉扭复合加载条件下的疲劳行为,并对疲劳断口进行了微观分析。结果表明:当τa/σeq=0.7时,由拉扭应力幅对应的当量应力表示的疲劳寿命公式可很好地描述S135钻杆钢的拉扭疲劳寿命规律;疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速瞬断区组成,疲劳裂纹从试样表面萌生,并向试样内部扩展,且常为多疲劳源,不同疲劳源断口的连接和复合加载形成所谓的"屋脊"状特征;拉扭疲劳断裂试样裂纹源区的微观断口特征为明显的河流花样,裂纹扩展区的微观断口特征为疲劳条带与涟波状花样。     

铆钉分布形式对自冲铆接头力学性能的影响

该文采用Landmark试验机对5052铝合金自冲铆接头进行力学性能测试来研究铆钉分布形式对自冲铆接头力学性能的影响。获得了单铆钉自冲铆(简称SR)接头、横向分布双铆钉自冲铆(DRT)接头和纵向分布双铆钉自冲铆(DRL)接头的静力学和疲劳性能,采用正态分布和威布尔分布对试验数据进行分析检验其有效性。结果表明:DRT接头静强度约为SR接头的2倍;DRL接头静强度约为SR接头的1.9倍。DRL接头比DRT接头具有更好的能量吸收能力。双铆钉自冲铆接头的疲劳性能优于SR接头。铆钉分布形式对接头疲劳变形量影响较小,但是对寿命影响较大。当疲劳载荷较高时,DRL接头可提高疲劳寿命。随着疲劳载荷降低,DRT接头可显著增加疲劳寿命。     

压印连接接头的疲劳裂纹扩展分析及实验研究

研究了压印连接接头的强度性能,介绍了压印连接成形原理和工艺过程。分析了压印连接接头的表面裂纹的产生原因,通过有限元分析得出最大应力应变的位置并以实验加以验证。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对压印连接接头疲劳裂纹扩展进行数值模拟。分析了平均应力、应力比和加载频率对压印连接接头的疲劳裂纹扩展速率的影响。     

Fatigue behaviour of tensile-shear loaded clinched joints

The present work concentrates on the static and fatigue behaviour of tensile-shear loaded joints obtained by clinching, a rapidly developing cold welding technology for thin sheets used is in automobile, electronic and house hold appliances industries. The project primarily dealt with static, fatigue and residual strength tests, which showed a good fatigue behaviour of the clinched joints. Fractographic observations showed three different failure modes whose occurrence depends on the maximum applied load and on the stress ratio. Results were supported by FEM analyses showing that the failure regions of the clinched joints correspond to those with high stress concentrations.     

Elucidation of fatigue characteristics and fracture mechanism of friction stir spot‐welded tension–shear joint steels

The fatigue life and fracture mechanism of friction stir spot welded tension–shear joints using 590‐MPa class steel as a base material under constant‐amplitude conditions were investigated with focus on welding dimension variations caused by tool wear. The fatigue limit of the friction stir spot welding (FSSW) joint used for this study is significantly low compared with the static tensile strength of the joint itself. It was clarified that the FSSW joint in this study exhibited two different failure morphologies regardless of the applied load level: base metal fracture and weld area fracture. Although the welding state changes due to the tool wear phenomenon that produce two types of fracture modes in relation to the welding rip diameter, they have no effect on the fatigue strength, regardless of the applied load.