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《電磁鉚接數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào)：TG391國(guó)際圖書(shū)分類號(hào)：621.7.044.7工學(xué)博士學(xué)位論文電磁鉚接數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究博士研究生：鄧將華導(dǎo)師：李春峰教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2008年06月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TG391U.D.C.:621.7.044.7DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringNUMERICALANDEXPERIMENTALINVESTIGATIONONELECTROMAGNETICR
2、IVETINGCandidate：DengJianghuaSupervisor：Prof.LiChunfengAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialsSci.&Eng.DateofDefense：June,2008Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要電磁鉚接是電磁
3、成形技術(shù)的應(yīng)用之一，是將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種新型鉚接工藝。與傳統(tǒng)鉚接相比，電磁鉚接加載速率高、釘桿變形均勻、工藝質(zhì)量穩(wěn)定，可用于難成形材料鉚釘和大直徑鉚釘?shù)你T接，是實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料干涉配合鉚接的理想工藝方法之一。由于電磁鉚接過(guò)程是一個(gè)電場(chǎng)與磁場(chǎng)及鉚釘變形相互耦合的過(guò)程，使得電磁鉚接理論研究困難重重。本文通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，從工藝和設(shè)備兩方面對(duì)電磁鉚接技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。根據(jù)兩圓環(huán)線圈作用力公式，從電磁鉚接原理出發(fā)，將放電回路等效為雙回路模型，求解鉚接時(shí)的放電電流。將線圈和驅(qū)動(dòng)片等效為單匝圓環(huán)線圈，在兩
4、圓環(huán)線圈互感求解的基礎(chǔ)上，求解作用于驅(qū)動(dòng)片的鉚接力，分析各工藝參數(shù)對(duì)鉚接力的影響。采用松散耦合法對(duì)電磁鉚接過(guò)程進(jìn)行分析。利用ANSYS/Multiphysics模塊建立電壓激勵(lì)的電磁場(chǎng)耦合模型。以此為邊界條件，在ANSYS/LS-DYNA模塊中，利用高應(yīng)變速率下材料的本構(gòu)關(guān)系建立鉚釘變形分析模型。模擬研究結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)片主要受軸向磁場(chǎng)力作用，且軸向磁場(chǎng)力沿驅(qū)動(dòng)片徑向分布不均勻，沿驅(qū)動(dòng)片厚度方向呈梯度分布。在磁壓力作用下，鉚釘變形為整體自由鐓粗過(guò)程和局部自由鐓粗過(guò)程，釘頭變形可分為三個(gè)區(qū)域：難成形區(qū)、大變形區(qū)和小變形區(qū)。放電電壓、放電
5、電容值、系統(tǒng)電阻、放大器質(zhì)量、釘孔尺寸、釘桿長(zhǎng)度、鉚模型式等參數(shù)對(duì)鉚釘變形有較大的影響。單側(cè)加載時(shí)，夾層材料受到的等效應(yīng)力沿厚度方向分布不均，在成形釘頭一側(cè)等效應(yīng)力值要大于釘頭沉孔處。雙向加載時(shí)，在夾層材料兩側(cè)等效應(yīng)力明顯高于中部，可提高成形釘頭兩側(cè)的干涉量，對(duì)連接起到密封作用?；贏NSYS平臺(tái)，將有限元分析過(guò)程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了電磁鉚接仿真系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)由電磁場(chǎng)耦合分析和鉚釘變形分析模塊構(gòu)成。以電磁場(chǎng)耦合分析模塊為例，詳細(xì)闡述了建立該模塊的各個(gè)步驟，并對(duì)相應(yīng)的操作界面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。在工藝模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電磁鉚接試驗(yàn)，實(shí)
6、現(xiàn)了復(fù)合材料的無(wú)損傷鉚接。研究了放電電壓、放電電容值、鉚接次數(shù)、釘桿長(zhǎng)度和鉚模型式等參數(shù)對(duì)鉚釘變形的影響。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，鉚釘以絕熱剪切的方式變形，隨著變形量增加，主剪切帶越來(lái)越明顯。在剪切帶處晶粒被劇烈拉長(zhǎng)。改變-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文鉚模型式可以改變鉚釘?shù)氖芰顟B(tài)，半圓頭鉚模能抑制材料的徑向流動(dòng)，有利于抑制釘頭裂紋的產(chǎn)生。電磁鉚接對(duì)夾層厚度不敏感，對(duì)于不同夾層厚度材料，鉚釘均能實(shí)現(xiàn)良好的干涉配合鉚接。電磁鉚接能成功實(shí)現(xiàn)TA1鉚釘?shù)你T接，復(fù)合材料未開(kāi)裂和分層，滿足工藝要求。與氣動(dòng)鉚接相比，電磁鉚接釘桿變形均勻、波動(dòng)小
7、，微觀連接情況好于氣動(dòng)鉚接。在總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)充電回路、放電回路、控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，研制了一臺(tái)電磁鉚接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直徑6mm高強(qiáng)度2A16鉚釘和直徑3mmTA1鉚釘?shù)?80V低電壓鉚接，加工速率達(dá)到8~10次/分鐘。關(guān)鍵詞電磁成形；電磁鉚接；數(shù)值模擬；絕熱剪切；復(fù)合材料；低電壓鉚接設(shè)備-II-AbstractAbstractAsoneofelectromagneticformingtechnologyapplications,electromagneticriveting(EMR)isanewkindofriv
8、etingtechnologywhichtransformstheelectromagneticenergytothemechanicalenergy.Comparedwiththetraditionalriveting,EMRisc
