铆钉头高度对自冲铆接接头剪切强度和疲劳寿命的影响

铆钉头高度对自冲铆接接头剪切强度和疲劳寿命的影响

由于碳纤维增强复合材料（CRFP）具有高强度和高密度的特性，因此采用CRFP作为替代材料用于制造汽车零部件具有重要的意义。CRFP与其它轻质金属制成的车辆相比，质量减轻10%；与钢制成的车辆相比，质量减轻50%。

但是，应用CRFP的关键是如何与其它金属材料进行连接，而自冲铆接技术可以解决这一问题，并可汽车中广泛应用。目前，还没有对金属和复合材料的自冲铆接技术进行研究，尤其是对自冲铆接接头的剪切强度和疲劳寿命进行研究。因此，研究铆钉头高度对搭接接头的力学性能影响具有重要意义。

试验样品由上板和下板组成，上板是2.5mm的热固型环氧树脂，下板是2.5mm的AA6111（一种铝合金）。应用亨罗布自冲铆接（HSPR）技术制成空心铆钉。通过调整钻孔的速度来控制插入铆钉的过程。试验采用3种样品：①上板是CRFP，下板是AA6111，铆钉高度为 0.29mm（+0.06/-0.07）；②上板是CRFP，下板是AA6111，铆钉高度为0.01mm（+0.1/-0.06）；③上板和下板均为AA6111，铆钉高度为 0.01mm（+0.07/-0.04）。

对以上3种样品进行刚度和疲劳试验之后，可得出如下结论。

（1）自冲铆接技术可以将CRFP和AA6111很好地结合起来，铆接处的最大剪切力可以达到4010N。

（2）第一个样品和第二个样品的铆钉头高度不同，会对铆接接头的强度和疲劳有很大的影响。在准静态剪切试验中，第一个样品所能承受的剪切力比第二个样品高出1200N；第二个样品的CRFP更容易受到损坏。

（3）在疲劳试验中，第一个样品的疲劳寿命更长，说明提高铆钉高度可以增加铆接处疲劳寿命。因此，提高铆钉高度不仅可以提高铆接处剪切强度，而且可以其提高疲劳寿命。

Harish M.Rao etal.SAE 2017-01-0477.

编译：野晨晨