二十多年以來决记，車身已是廣泛采用數(shù)字技術(shù)進行設(shè)計了寿宅。模擬的目的旨在掌握加工過程和在不同類型負載的情況下識別應(yīng)變時的薄弱環(huán)節(jié)。在制造單個構(gòu)件時牲耐，就其加工過程來說师莫，成形過程長期受到了重視。當今琐惩，應(yīng)用于板料成形的諸如Autoform和Pam Stamp有限元軟件是不可缺少的狮消，以便在對拉深模進行昂貴的試驗之前，就能對新結(jié)構(gòu)作出可行性評估目溶，例如可能出現(xiàn)的收縮和起皺搪古。十多年以來，諸如咬口連接和沖鉚這樣的成形連接工藝已是有限元計算的應(yīng)用對象咕隶。通過正要處理的三坐標應(yīng)變狀態(tài)和變形狀態(tài)赁霉，可以把成形連接工藝列入實心成形工藝。所采用的如像Superform和Deform有限元軟件目尘，除了用彈性力學(xué)理論來描述材料的特性外瞻替，并常常用來描述如像溫度影響和組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變等其他物理效應(yīng)栗沫，并廣泛應(yīng)用于擠壓工藝诺秒。就在世紀交替后，成形連接技術(shù)在虛擬技術(shù)的基礎(chǔ)上取得重要進展谤绳。然而占锯，特別是當基于通過實驗來進行工藝開發(fā)是很費錢——例如一個新的半空沖鉚幾何構(gòu)形的開發(fā)，就轉(zhuǎn)向采用有限元工具缩筛。這種趨向?qū)⒁暂^強的勢頭繼續(xù)下去消略，并強烈地激發(fā)著開發(fā)活力堡称。

　　沖鉚模具的幾何形狀影響到構(gòu)件的功能

　　下面的三個實例表明，在不利用有限元的情況下艺演，要解決問題或許是非常費時和費錢的却紧。沖鉚模的幾何形狀對連接的質(zhì)量有很大的影響，并由此影響到構(gòu)件的功能胎撤。例如晓殊，寶馬集團的汽車制造廠，對鉚接的幾何形狀是有明確規(guī)定的伤提，而規(guī)定沖鉚刃邊這樣的幾何形狀是比較困難的巫俺，因為在沖鉚時，生產(chǎn)技術(shù)上不可避免會出現(xiàn)尺寸公差肿男。因此柿癞，就存在需要研討的問題，這樣的公差是否會影響到連接的質(zhì)量皂州，例如影響到鉚接時的側(cè)凹或側(cè)凹的高度哩讶。

　　在進行實際研究時不可能只是影響一種參數(shù)，因為劈产，改變一種參數(shù)會導(dǎo)致其他參數(shù)的變化牙吼。所以，例如具有不同刃邊和相同硬度的兩種鉚釘是很難制造出來的今搂。在這里柱称，而對于模擬技術(shù)就有明顯的優(yōu)點，要解決這種問題不存在什么困難饼簸，因為人們可以精確地調(diào)節(jié)所選擇的參數(shù)臼磁。根據(jù)計算可以分析整個成形連接過程和弄清楚在較小鉚釘刃尖半徑情況下材料早期的機械分離過程。所計算得到的連接結(jié)構(gòu)能很好地反映（描繪）出通過試驗所得到的結(jié)果倾皿。在這個基礎(chǔ)上就可以通過數(shù)字仿真吊磕，明顯以較快的速度來識別參數(shù)間的關(guān)系，不會出現(xiàn)在試驗室里由工藝過程產(chǎn)生的公差問題惩阶，并擬訂出預(yù)標準挎狸。

　　在脆性零件中的應(yīng)力只能通過有限元來分析

　　眾所周知，生產(chǎn)技術(shù)上可以實現(xiàn)的刃邊幾何形狀同理想的半徑是有偏差的断楷。對于一個半空心鉚接的多級成形來說锨匆，模具影響到在鉚釘?shù)撞可瞎ぜ牧系淖杂闪鲃印Ｒ虼硕玻匾暥嗉墰_擊恐锣、鉚接和連接負荷這樣的整個工藝過程是有意義的。因為舞痰，在沖擊之后進行的熱處理會大大地改變內(nèi)應(yīng)力和冷作硬化狀態(tài)土榴。所以诀姚，生產(chǎn)和鉚接這道工序可分開進行。當要達到設(shè)定的工況時玷禽，除了要考慮幾何形狀外赫段，還必須要考慮內(nèi)應(yīng)力和冷作硬化狀態(tài)，以便可以例如以3D模型預(yù)報剪切情況矢赁，這樣也就可以直接預(yù)報強度特征值和剛度特征值瑞佩。

　　對于半空心沖鉚，凹模的幾何形狀是一系列幾何形狀參數(shù)的合成體瓤计。在加工諸如鋁合金壓鑄件或鎂這樣的脆性材料時智谓，一個重要的方面是拉應(yīng)力，這個拉應(yīng)力在連接過程中是在凹模的作用下在板件毛坯表面上由于局部的蠕變而產(chǎn)生的圾峭。

　　要求造成較小的裂紋（例如基于較小的凹模深度）和較好的成形鉚釘連接（例如基于較深的凹模深度）常常是截然不同的要求嚎蛀。

　　在連接過程中，掌控出現(xiàn)在脆性材料中的應(yīng)力只能通過有限元工具方可實現(xiàn)堤谴。采用支撐鉚釘主銷的凹模底部拱頂缰畦，以便為進行不同的連接任務(wù)而簡化幾何形狀和以便多次利用凹模。因此栋固，為進行研究肥稠，這里僅僅采用了平頂?shù)捻斈！榱藢δM的結(jié)果進行檢驗埋署，往往需要通過試驗的結(jié)果來進行比較玫桅。其它的諸如鉚釘材料和板料坯件的應(yīng)力—應(yīng)變曲線這種邊緣條件是前提條件。利用數(shù)字仿真就可以通過改變凹模幾何形狀參數(shù)來達到最低程度地減小局部拉應(yīng)力的目標绷匀。在這方面得到優(yōu)化的凹模已在新的寶馬X5上獲得采用哭振。凹模的直徑、深度和凹底半徑要相應(yīng)適配楔绞，以便最大程度地減小鉚釘?shù)撞亢丸T件中應(yīng)力结闸。

　　咬口鉚接工藝可以同粘結(jié)工藝很好地進行復(fù)合

　　在進行沖鉚粘結(jié)時，由于尚未硬化的粘結(jié)劑的吸入效應(yīng)會形成氣隙酒朵，這種氣隙在今后構(gòu)件的使用中可能產(chǎn)生腐蝕問題桦锄。因此，封接是必要的蔫耽。這是開發(fā)新的咬口鉚接的主要原因结耀。在通過多次試驗測試的過程中，利用系統(tǒng)的構(gòu)成連接的數(shù)字圖象與鉚釘幾何形狀參數(shù)的關(guān)系 可導(dǎo)致一個連接的多方面優(yōu)化针肥。例如對鉚釘刃邊的尖角半徑的優(yōu)化饼记。這樣，獲得一個隨著鉚釘刃邊尖角半徑的增大而咬口鉚接成形側(cè)凹不斷減小之間的密切關(guān)系慰枕。因此具则，要通過鉚釘?shù)倪m配，來達到平底厚度和側(cè)凹的最佳值具帮。

　　與半空心沖鉚相比較博肋，咬口鉚接技術(shù)有下列優(yōu)點：同粘結(jié)劑有較好的聯(lián)合使用性（可避免產(chǎn)生典型的氣隙，較好的排擠效果） 停迫；平砧臺作為頂模與成形凹模相比具有低價格的優(yōu)勢刹震；沒有同軸度要求（對于具有較大懸伸距離的弓形連接鉗，這是重要的要求）擎若；有很好的周期性負載強度环自，不發(fā)生調(diào)整費用；最低程度的模具磨損漂肖；較高的過程可靠性辰襟；簡單的清理和涂裝；較小的設(shè)備作業(yè)高度（在進行連接作業(yè)時能便于接近設(shè)備和在完備的結(jié)構(gòu)中設(shè)備排列距離較窄星ā）以及脆性材料的無裂紋加工赏赔。與半空心沖鉚相比，應(yīng)注意下列限制：

　　◆ 較小的工藝范圍（對于厚度較薄和相同厚度的板料轮昧，厚度的成對匹配受到限制）

　　◆ 較高的連接力和較小的鉚釘頭抗拉強度

　　◆ 對于脆性材料需要較大的邊緣距離

　　作為結(jié)論可以認為雷倦，在檢驗成形的連接工藝時，成形連接過程的數(shù)字描述是用來進行有效分析和優(yōu)化的重要工具熟排。尤其是對于耗費很大的連接工藝是有利的肺灭，例如對于開發(fā)新的鉚釘幾何形狀。其它可能的應(yīng)用是驗證連接工藝過程中的關(guān)鍵性參數(shù)并由此可以進行可靠的超靈敏度分析筏餐。

　　目前耽梅，在仿真中還沒有考慮粘接劑的影響。在這方面胖烛，還有待進行研究眼姐。

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