概述

磁脉冲连接过程是一个涉及多物理场耦合的复杂过程，采用现有的技术手段难以对焊接过程中的电磁场、温度、受力、速度和应变等物理量进行实时监测和数据采集。有限元数值模拟可对电磁脉冲连接过程进行建模分析，探究焊接及铆接过程中各物理量的变化规律以及不同工艺参数对接头材料的变形行为的影响。当前宝钢并未掌握多场耦合高精度数值模拟结果分析手段，急需开展电磁脉冲连接工艺高精度仿真建模等相关研究。电磁铆接工艺因连接强度高、接头可靠及易实现自动化生产制造，在轻量化制造领域具有广阔的应用前景。目前宝钢已有磁脉冲发生器，但未配备相应的电磁铆接工装，无法开展电磁铆接方面的相关工作。因此，需设计并搭建适配的电磁铆枪。

需求详情

1.基于Ls-dyna和Hyperwork等商业软件，建立磁脉冲焊接数值仿真模型。包括仿真用材料物性参数测试、Johnson-Cook本构模型拟合、多场耦合模型建立、求解分析及结果后处理。2.根据委托方现有的磁脉冲发生器功能，进行磁铆接工装的开发，重点开发出包括能量传输、缓冲模块、放电模块、铆接模块的磁铆枪。

技术参数

1）全耦合电磁脉冲连接数值模型的仿真精度（对于电磁脉冲管/板焊接模型，基于接头焊接速度、铝板变形区宽度及深度等进行仿真模型验证，仿真精度不低于90%；2）对于铝合金铆钉电磁铆接模型，基于铆钉墩头直径、高度及干涉量等进行仿真模型验证，仿真精度不低于90%；3）对于钢制自冲铆铆钉仿真模型，基于剩余厚度、底切量、底部厚度等进行仿真模型验证，仿真精度不低于90%；4）形成一套包含模型搭建、网格处理、条件加载、仿真后处理四部分内容的磁脉冲连接技术数值仿真指导书，根据该指导书开展磁脉冲连接技术数值仿真达到的仿真精度不低于90%；5）开发电磁铆枪及工装设备，可完成直径不小于8mm的铝合金铆钉铆接，效率不低于5次/min；可完成Φ3~5mm自冲铆钢铆钉的铆接，效率不低于6次/min；满足连续10次焊接试验质量合格稳定的可靠性验证。