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电磁铆接过程铆钉变形分析

徐栋  
【摘要】: 电磁铆接是基于电磁成形技术并结合传统铆接工艺发展起来的一种新型工艺。建立了电磁铆接过程的分析模型,并基于ANSYS有限元分析软件对电磁铆接过程进行了动态仿真,通过试验得到了不同条件下电磁铆接的理想工艺参数,验证了数值模拟分析结果的正确性。 用ANSYS/Multiphysics模块对电磁铆接的电磁场进行了模拟,结果表明电磁铆接时平板线圈电磁场具有以下特点:一是放电时电磁场主要分布在放电线圈和驱动片之间,且分布不均匀,在线圈中心和边缘处较小,在线圈半径中部较大;二是在放电线圈和驱动片之间有径向和轴向的磁场力,驱动片以受轴向的磁场压力为主,径向磁场力与之相比很小,可忽略不计,且在线圈中心和边缘处的磁场力较小,线圈半径中部处的磁场力较大;三是在整个驱动片厚度方向均存在磁场力,且由靠近线圈一侧向外逐渐衰减。 以ANSYS/Multiphysics的分析结果为初始条件,在LS-DYNA中模拟了电磁铆接的塑性变形动态全过程。对比分析了不同铆模下铆钉的变形过程;分析了电磁铆接过程中铆钉铆头和钉杆的变形方式;探讨了三种铆头变形过程中不同区域的应力状态以及影响铆钉变形的因素,从而得出了不同铆模对铆钉变形程度的影响。 通过对不同工艺参数(包括放电电压、频率、铆模、材料以及铆钉长度)下的铆接试验的研究,得到了不同材料铆钉在不同条件下的理想放电参数;得出了电磁铆接时铆钉铆头直径和钉杆均匀性随放电电压的变化关系;对成形后不同材料铆钉的显微组织进行了分析,分析了不同铆模下不同材料铆钉的变形方式以及影响铆钉变形的因素,验证了数值模拟的结果;对比了不同铆模下铆钉的成形质量并对其原因进行了分析。


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