超高强钢点焊接头拉剪试验数值模拟开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着我国生产力水平和居民消费水平的提高,我国的汽车保有量也开始飞速提升,然而汽车在给居民带来便捷的同时,也不可避免的带来了严重的环境污染与资源消耗的问题。近年来,随着人们环保意识的进一步加强以及能源问题的日益突出, 实现结构轻量化成为了提高汽车燃油效率的重要手段[7]。汽车轻量化即为汽车瘦身,在保证稳定提升性能的基础上,将其总成零件进行节能化设计,保持优化车型。当今的主要轻量化措施是采用轻量化材料,常见的有如镁、铝合金、高强钢、有色合金等。合金材料虽然在减重潜力上优于高强钢,但其成本会相对增加许多,因此合金材料在短时间内不可能完全代替高强钢在汽车中的应用[10]。从而,超高强钢的车身车身材料的轻量化成为了减少汽车燃油消耗、降低排放的有效途径[9]

超高强度钢是用于制造承受较高应力结构件的一类合金钢,一般屈服强度大于 1180MPa,抗拉强度大于 1380MPa[8]。由于这些超高强钢具有较高的强度、良好的韧性而在桥梁、军工、汽车、造船等行业有着广泛的应用前景。这种钢材已被证明是实现汽车轻量化的一种发展较为成熟,有着广阔的应用前景并且具有成本优势的材料,因而被应用于汽车的结构件及安全件,可进一步减轻车身重量、提高车身被动安全性以及车辆性价比。

热冲压高强钢22MnB5具有良好的成型性能、高温塑性以及较低的回弹性能。该钢材经过热冲压淬火之后,材料的抗拉性能与硬度均有极大的提升。它不仅可以实现汽车车身轻量化,还可以满足汽车碰撞安全性能。用量更少、性能更优的高强度低合金钢的应用将会成为在能源缺乏、环境污染严重和缺乏矿物资源的条件下的一项具有深远意义的战略措施[11]

电阻点焊具有快速、节能、易自动化、变形小等优点,从而成为工业领域的主要连接技术之一[14]。电阻点焊是汽车车身焊接中广泛采用的焊接方式之一,平均每辆车均存在4000~6000个焊点 [11]。点焊接头的质量和性能指标是影响车身性能的重要因素,也直接影响其使用寿命期限内的运行安全性和可靠性。因此研究超高强钢电阻点焊接头具有重要意义。

由于超高强度钢的点焊接头与普通钢的接头存在差异,传统的断裂模式与超高强钢的拉剪接头的断裂模式有着明显的不同,常规的焊接准则也并不适用于超高强钢的焊接要求,已有的接头失效评价准则不能够应用于超高强钢点焊接头的评价,而目前针对超高强钢点焊的研究较少[13]。本课题首先研究超高强钢点焊接头拉剪强度的影响因素、拉剪断裂模式和机制,然后建立点焊接头拉剪试验ansys有限元模型,研究点焊熔核尺寸、板厚、搭接宽度等几何尺寸对点焊接头强度的影响,为超高强钢点焊工艺参数的优化提供参考。

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