第一章 绪论
1.1引言
1.2 机械变形压力连接技术国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
目前，基于机械变形压接工艺研究在国外相对较多，主要集中在研究钢板、铝板机械变形压力连接技术。其主要研究机构与近年来研究成果如下： 主要研究机构： 芬兰拉普兰塔理工大学机械工程学院： 哈里斯教授多年来一直致力于机械变形连接技术的研究，在研究中初步建立了模具参数与连接质量之间的关系,并且在连接点质量检测方面做了大量的研究工作，发表了多篇高水平论文。德国汉诺威大学弗琅和费研究所：致力于金属钣金件机械变形压力连接技术研究，其研究水平处于世界领先水平。并在合金类材料机械变形连接，特别是镁铝温成形技术方面进行了一些尝试研究。
澳大利亚材料科学与焊接研究所：主要研究不同镀层在薄板压力连接过程中对金属材料机械性能的影响。
进入21世纪以来，压力连接理论在技术研究方面已经取得了不错的进展，从开始的试验科学阶段逐渐进入理论研究阶段，其中主要为机械变形压力连接技术数值仿真技术研究 ，机械变形连接技术模具参数匹配理论研究，机械变形连接过程控制理论研究。具体为：在2000年. Hamel[15]等人提出了在压力连接过程的有限元模拟中采用网格重划分（automatic remeshing）的方法，对压力连接过程的模型描述以及力学理论的应用进行了比较完整的描述。Varis[16]-[17]在2002，2003年把不同厚度的高强度钢形成的圆形连接点与方形连接点进行了比较研究，而在他 2003 年的另一份研究报告中他对连接过程中的各种参数与连接点的剪切强度的关系做了大量试验与研究。最近, De Paula[18]等人对模具的几何参数与连接点颈部宽度与自锁宽度的关系做了研究，而 Oudjene, Ben-Ayed[19]-[20]利用田口方法（Taguchi Methods）对模具的几何参数与连接点颈部厚度，自锁宽度，以及拉伸强度之间的关系做了研究，他们发现模具的几何参数对连接点的质量影响巨大，并且对模具参数进行了优化，取得了不错的效果。另外，在 2008 年他们还在田口方法的基础上提出了利用基于移动最小二乘的响应面方法（The response surface methodology with Moving Least-Square approximation）对模具的几何参数与连接点颈部厚度，自锁宽度，以及拉伸强度等之间的关系进行研究，对压力连接理论的研究提出了一种新型的研究方法，具有很高的应用价值。
第二章 机械变形压力连接技术
机械变形压力连接技术指被连接件（被连接部分）或协助元件（协助连接部分）利用局部或全部变形来连接的加工方式。而压力连接技术则是机械变形连接技术上的一个分支（如图 2-1 所示），它是一门集有限元建模分析，统计学，数值分析，材料特性研究，金属材料变形理论，以及工业控制技术等众多课题的综合性学科。
机械变形压力连接技术按剪切受力形式分可分为为有剪切与无剪切两种形式。而按被连接形式则可分为圆点型连接、方形连接、特殊形状连接、双连接头连接、平连接头连接和带有预置孔的连接。不同形式压力连接技术除了生产过程的差别外，原理是相同的，其动态的过程是通过工装的连续运动来表现的。本文旨在研究在汽车制造工业中应用非常广泛的无剪切压力连接技术。
2.1 无剪切压力连接技术
无剪切压力连接技术是指在一个工作流程中形成连接点，并且在流程过程中被连接件不会受到剪切破坏。无剪切压力连接技术系统的一个重要区别是其凹模的结构。其凹模的形式可分为：整体式凹模、可分式凹模（凹模可动，可以分为两部分或者多部分）。如图2-1、图2-2所示。图2-3与2-4分别为无剪切压力连接技术连接点与模具。
第三章 机械变形压力连接动态过.........................24-48
3.1 机械变形压力连接有限元模拟理论......................... 24-29
3.2 有限元模型的建立 .........................29-35
3.3 机械变形压力连接仿真分析过......................... 35-44
3.3.1 板料网格参数优化问题......................... 35-37
3.3.2 模拟过程最小时间问题 .........................37-40
3.3.3 网格自适应问题......................... 40-44
3.4 模拟结果......................... 44-45
3.5 模拟过程能量分析 .........................45-47
3.6 本章小结 .........................47-48
第四章 机械变形压力连接数值仿真......................... 48-52
4.1 机械变形压力连接试验......................... 48-49
4.2 仿真结果与试验结果对比......................... 49-50
4.2.1 几何截面分析......................... 49-50
4.2.2 凸模压接力对比分析......................... 50
4.3 分析小结 .........................50-51
4.4 本章小结 .........................51-52
第五章 基于动态过程仿真的压力连......................... 52-75
5.1 模具选配理论基础......................... 52
5.2 机械变形压力连接选模实例......................... 52-65
5.3 模具选配试验及结果分析......................... 65-71
5.3.1 试验设计.........................65-66
5.3.2 连接点质量检测试验......................... 66-69
5.3.3 试验结果分析......................... 69-71
5.4 主要模具参数与连接点质量关系.........................71-74
5.5 本章小结 .........................74-75
结论
通过本文的研究，得到下面的结论：
1. 本文建立了机械变形连接成形的有限元模型，通过数值模拟与实验结果对比分析，验证了有限元数值模拟的正确有效性，说明可以将机械变形数值仿真技术应用到解决实际压力连接生产中的各种问题中去，可以解决以往用解析方法没有办法解决的成形分析问题，并且可以提供实际产品设计开发的参考作用，缩短模具产品开发周期，降低产品开发成本，提高产品的市场竞争力。
2. 本文研究了影响数值模拟结果的影响因素，阐述了在机械变形连接仿真过程中关键技术的应用，如网格参数的优化配置，速率放大，ALE网格自适应等。并讨论了各关键技术的是否正确使用对机械变形连接仿真过程准确性的影响，为机械变形连接数值仿真技术提供了很好的参考作用。
3. 本文创新性的提出了一种基于体积算法的模具参数的选配设计理论，通过体积计算来确定凹凸模具关键参数范围。并结合有限元数值仿真技术与实际试验最终确定了相对最优的模具。建立了一套完整的机械变形连接模具参数选择方案。为机械变形连接模具选型，模具设计提供了理论参考。
4. 本文利用有限元分析结果与剪切剥离试验结果结合研究了模具关键参数对机械变形压力连接点质量的影响，比如凸模半径，凹模深度等。并讨论了自锁厚度与颈部厚度之间相互影响。揭示了与机械变形连接质量相关的关键参数之间的正反比例关系，为机械变形连接模具设计提供了很好的参考价值。
参考文献
[1] Deutsches Reichspatent DRP-Nr. 98517, Germany. 1897
[2] Liebig HP, Beyer R. Press joining of especially coatedhttp://sblunwen.com/cnc/ steel and aluminium sheet. Advanced Technology of plasticity[J]. 1987. Vol.II: 24.-28
[3] Juha Varis, J. Lepisto.A simple testing-based procedure and simulation of the clinching process using finite element analysis for establishing clinching parameters[J]. Thin-Walled Structures. 2003. No41: 691–709
[4] Juha Varis .Economics of clinched joint compared to riveted joint and example of applying calculations to a volume product[J]. .Journal of Materials Processing Technology 2006. No176: 130–138
[5] Juha Varis.Ensuring the integrity in clinching process[J]. Journal of Materials Processing Technology 2006. No174: 277–285
[6] Varis J. Clinching of zinc-coated high strength structural steel. Research[R]. Lappeenranta in Finnish: Report No.27. Lappeenranta University of Technology, Department of Mechanical Engineering. 1998.
[7] Varis J. Clinching of sheet metals. Federation of Finnish Metal[J]. Engineering and Electrotechnical Industries. 1997.Vol.27: 89-92
[8] Varis J. A novel procedure for establishing clinching parameters for high strength steel sheet[D]. Lappeenranta in Finnish.: Lappeenranta University of Technology, Department of Mechanical Engineering. 2000
[9] Neugebauer R, Mauermann R, Dietrich. Chances and challenges in joining by forming with a flat counter tool[R]. Erlangen in Germany:11thInternational conference on sheet metal SheMet. 2005
[10] Neugebauer R, Dietrich S, Kraus C. Matrizenloses Clinchverfahren verku rzt Prozesszeiten beim temperierten Fugenvon Magnesiumbauteilen[R]. Paderborn in Germany: 12th Paderborner Symposium Fugetechnik. 2005