[发明专利]一种金属异质板料无铆钉铆接接头性能优化方法

说明书

本发明公开了一种金属异质板料无铆钉铆接接头性能优化方法，包括以下步骤：步骤1：对结构工艺参数进行数字化；步骤2：定义样本空间，进行拉丁超立方抽样试验；步骤3：进行接头成形及性能试验，在仿真中模拟无铆钉铆接成形过程，判断仿真的计算精度是否满足要求；步骤4：建立Kriging代理模型并检验预测精度，若满足要求，进入步骤5，否则转到步骤2；步骤5：将Kriging代理模型预传入遗传算法中，全局搜索得到pareto最优解集；步骤6：从符合条件的解集中随机地选取一个解，进行接头成形及性能试验，若最大抗拉力抗剪力均大于步骤3的试验结果，优化成功，否则再选取一个解，直到满足为止，若都不满足，转到步骤2。

技术领域

本发明属于板料连接技术领域，具体涉及一种金属异质板料无铆钉铆接接头性能优化方法。

背景技术

无铆钉铆接是利用铆接模具使待铆接板料发生弹塑性变形，板料流动到凹模的凹槽内，构建出锁紧结构，进而形成有效连接的连接技术，这种连接方式具有无热输入、自动化程度高、工序简单等优点，在板料连接方面得到了越来越多的应用，如汽车天窗的骨架连接，然而，无铆钉铆接过程中，由于金属异质板料流变特性的差异，不合理的结构工艺参数选取会导致成形后无铆钉铆接接头力学性能不佳，甚至失效。传统的无铆钉铆接过程结构工艺参数选取依赖设计者的经验和有限元仿真，即设计者通过反复地修改仿真模型、试模来确定能够保证接头力学性能的结构工艺参数，上述的方法和经济成本比较高，无法满足现代制造业的要求，同时异质板料的无铆钉铆接是个复杂工艺过程，多种因素相互作用，即在同一时刻选取到最优的结构工艺参数的组合几乎不可能，综上，依靠设计者的经验和有限元仿真模拟难以高效地确定出合适的结构工艺参数，因此设计者需要寻找一种能缩短设计周期、减少设计成本且保证无铆钉铆接接头力学性能的优化方法。

发明内容

发明目的：为解决实际工程中的金属异质板料无铆钉接头力学优化的问题，本文提出一种金属异质板料无铆钉铆接接头性能优化方法，包括以下步骤：

步骤1：对金属异质板料无铆钉铆接结构工艺参数进行数字化，设计相应变量；

步骤2：定义样本空间，进行拉丁超立方抽样试验；

步骤3：进行金属异质板料的无铆钉铆接试验及接头性能测试试验，并用试验中的结构工艺参数在ABAQUS中仿真模拟无铆钉铆接成形过程，试验与仿真的接头截面关键尺寸进行对比；

步骤4：建立Kriging代理模型，并通过试验和ABAQUS有限元仿真模拟两个尺度检验 Kriging代理模型的预测精度；

步骤5：将Kriging代理模型预传入遗传算法中，全局搜索得到pareto最优解集；

步骤6：从pareto最优解集中，选取符合条件的解集，进行金属异质板料无铆钉铆接接头成形以及性能实验。

进一步的，所述步骤1具体为：无铆钉铆接接头关于中心线轴对称，在CAD中画出二维的轴对称模型，定义影响接头尺寸t_n、t_u的结构工艺参数主要为：凸模半径(X₁)、凹模半径(X₂)、凹模深度(X₃)、凹槽宽度(X₄)、冲程(X₅)。

进一步的，所述步骤2具体为：定义设计空间的下边界X_low、上边界X_up，进行M组拉丁超立方抽样试验。

进一步的，所述步骤3具体为：根据试验中的结构工艺参数，在ABAQUS中仿真模拟无铆钉铆接成形过程，试验与仿真的接头截面的颈厚值、自锁值、板料最大缝隙进行对比，如果仿真和试验的误差过大，则调整ABAQUS中网格的划分形式和求解方式。

进一步的，所述步骤4具体为：

包括以下子步骤：