对铝合金自冲铆接头及泡沫金属夹层结构自冲铆接头进行疲劳实验,通过三参数经验公式采用S-N曲线拟合法绘制接头的F-N曲线,分析接头的疲劳寿命及泡沫金属夹层对自冲铆接头疲劳性能的影响;采用扫描电子显微镜对接头的疲劳失效断口进行观测,分析其微观失效机理。结果表明：泡沫金属夹层缩短了自冲铆接头的疲劳寿命,不同泡沫金属夹层对自冲铆接头疲劳性能的影响具有差异性,在高疲劳载荷下泡沫铜夹层接头疲劳性能更优。三组接头疲劳失效形式都为下板断裂,在高疲劳载荷下裂纹易在铆扣区域萌生,在中低疲劳载荷下裂纹萌生于下板一侧,沿铆扣区域下侧向板材另一侧扩展。

本工作以TA1自冲铆接头为研究对象,基于拉伸-剪切和疲劳试验分析了接头的力学性能,并采用扫描电镜从微观层面研究了接头的拉伸-剪切失效机理、疲劳失效机理及微动行为。结果表明拉伸-剪切失效模式为铆钉腿部从下板拉脱,铆钉颈部存在不同程度的断裂。疲劳失效模式主要为上板断裂失效,其疲劳极限约为1.18 kN。疲劳裂纹从上板与铆钉头接触部位萌生,在持续微动磨损及疲劳循环应力作用下,沿板厚和板宽方向不断扩展,直至接头疲劳断裂。微动磨损的剧烈程度直接影响接头疲劳失效模式。上板与铆钉头接触区的微动磨损源于板宽W区域,随着微动过程的不断进行,逐步向板长L区域扩展。

计算铣削力是求解螺旋齿立铣加工动力学方程的一个重要的中间环节,普遍采用将刀具沿轴向离散成微元段逐个计算再求和的近似方法。基于线性切削力模型,通过变量替换将任意时刻判断刀齿是否进入切削区的窗函数从铣削力积分中消去,同时将铣削力积分上下限由整个轴向切入深度替换为实际进入切削区的刀刃段的方位角,得到可以直接计算的定积分。最后给出一种螺旋齿铣刀铣削力的解析计算表达式,在求解铣削动力学方程时能够简化铣削力的计算过程。仿真结果表明,该方法所需计算量与求解直齿铣削动力学方程相当,并且不存在刀具轴向离散导致的误差,能够有效提高螺旋齿立铣动力方程的求解效率。