高強鋼膠接接頭拉剪強度的數(shù)值分析及工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、采用高強鋼、鋁鎂合金等輕量化材料并遴選適合的連接工藝，對于保證連接接頭的強度及其車身制造質(zhì)量具有重要研究意義和工程實用價值。伴隨膠粘劑的快速發(fā)展，并因其應(yīng)力分布均勻、抗疲勞性能好、防腐性能好等優(yōu)點，結(jié)構(gòu)膠接技術(shù)已在國內(nèi)外汽車制造企業(yè)的眾多主流車型上得到推廣應(yīng)用。然而，如何使結(jié)構(gòu)膠接強度滿足制造質(zhì)量要求，并建立統(tǒng)一的膠接接頭強度評價標(biāo)準(zhǔn)，是目前汽車制造企業(yè)和學(xué)術(shù)界共同關(guān)注的主要問題之一。
　　在目前的車身裝配制造過程中，普遍使用的膠

2、接強度評價指標(biāo)是接頭拉剪強度。但膠層屬性、膠層厚度、膠層寬度、鋼板屬性、鋼板厚度等多因素變化，都會對膠層的內(nèi)部應(yīng)力分布及接頭拉剪強度造成明顯影響。然而，目前的研究較多集中在單一因素變化對接頭拉剪強度的影響，仍缺少有效的模型和方法量化評價膠層和鋼板的材料/幾何等工藝參數(shù)共同作用對接頭拉剪強度的影響。
　　針對上述問題，本文以雙相鋼單搭膠接接頭為研究對象，采用有限元數(shù)值仿真，研究單搭膠接接頭拉剪過程中的應(yīng)力分布規(guī)律，分析膠層和鋼板的材

3、料/幾何等工藝參數(shù)對膠層應(yīng)力的影響，獲得了不同工藝參數(shù)下的膠接接頭拉剪強度，并進行了試驗驗證。采用實驗設(shè)計等方法，建立了膠層和鋼板的材料/幾何等工藝參數(shù)與接頭拉剪強度的響應(yīng)面模型，分析了工藝參數(shù)對膠接接頭拉剪強度的影響，并進行了工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1)膠接接頭拉剪過程有限元仿真研究
　　通過建立單搭膠接接頭的有限元模型，分析了拉剪過程中膠層與鋼板間的應(yīng)力分布規(guī)律，并研究了膠接工藝參數(shù)對拉剪過

4、程中膠層中應(yīng)力大小和接頭拉剪強度的影響，結(jié)果表明：膠接接頭拉剪過程中，膠層會同時受到剪應(yīng)力和剝離應(yīng)力（正應(yīng)力）的作用，膠層和鋼板的力學(xué)性能和幾何參數(shù)均對膠接接頭拉剪強度有影響，其中，鋼板和膠層的屈服強度降低，膠層厚度增加會使接頭能夠承受的最大拉剪力下降；鋼板厚度/膠層寬度增加會使接頭能夠承受的最大拉剪力上升。
　　2)膠接接頭拉剪強度的實驗研究
　　通過膠接接頭準(zhǔn)靜態(tài)拉剪實驗，研究了膠接工藝參數(shù)，如膠層寬度、厚度、被連接鋼板

5、屈服強度、厚度等參數(shù)對膠接接頭拉剪強度的影響，結(jié)果表明：膠層寬度對膠接接頭能夠承受的最大拉剪力有明顯影響，膠層寬度越寬，拉剪力越大。膠層厚度對膠接接頭拉剪強度有明顯影響。鋼板的屈服強度越高，厚度越大，膠接接頭的拉剪力越大。
　　3)膠接工藝參數(shù)與拉剪強度的響應(yīng)面模型
　　通過響應(yīng)面試驗設(shè)計方法，將影響膠接接頭強度的各項工藝參數(shù)：膠層和母材的力學(xué)性能、幾何尺寸等進行了因子分析和實驗設(shè)計，并建立了二次響應(yīng)面回歸模型；采用序列二次