Page 161 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 许龙等： 低温环境下超声自冲铆接头力学性能 1337

峰值载荷更为离散，稳定性较差。在失效阶段，对于 下降，这是由于低温环境增加了接头的脆性，接头内
SAA 接头，在常温与低温下失效阶段曲线都比较一 锁在拉伸时更容易被破坏。
致，说明SAA接头在常温与低温下失效形式比较单 失效瞬间位移为接头开始失效时 (载荷 -位移
一；对于 USAA 接头，在低温下失效阶段曲线非常 曲线失效阶段起始点) 所对应的位移，由图 3(b) 可
散乱，说明USAA接头在低温下具有多种失效形式。 知，低温下SAA接头与USAA接头的失效瞬间位移
图 3 为两组接头在低温以及常温下的峰值载 均值降低。与SAA 接头相比，USAA 接头在低温环
荷、失效瞬间位移、完全失效位移和能量吸收散布 境下的失效瞬间位移均值大幅降低，这说明超声固
图。图中散布区间为各组接头机械性能均值加减 2 相焊区域在低温下更容易失效。由散布图可以看出
倍标准差，即各组接头在该温度下的置信区间，散布 USAA 接头的置信区间更宽，说明 USAA 接头稳定
区间可以有效表示数值的离散程度。 性较弱。
由图 3(a) 可知，USAA 接头在低温及常温下峰 图 3(c) 为各组接头的完全失效位移散布图，由
值载荷均值高于 SAA 接头，这是由于超声焊接在 图可知，SAA 接头在低温下完全失效位移增加，这
SPR 头上形成了牢固的超声固相焊，极大地提升了 是由于 SAA接头在低温下都为拉脱失效，低温使接
接头的峰值载荷。在低温下，SAA 接头峰值载荷均 头的脆性增加，使铆钉从板中拉出更加困难，从而接
值由4.75 kN降低至4.16 kN，降低了12.42%；USAA 头的完全失效位移增加。USAA接头完全失效位移
接头峰值载荷均值由 5.99 kN 降低至 5.23 kN，降低 随温度降低，这是由于 USAA 接头失效主要为铆钉
了12.69%，两组接头在低温环境下峰值载荷都有所 断裂，低温使铆钉更易断裂，完全失效位移减小。

7.0 12
SAA USAA SAA USAA
6.5
10
6.0 5.99 8 8.02
࢏ϙᣒᕳ/kN 5.5 5.23 4.75 ܿ஍ᅯᫎͯረ/mm 6
5.0
4.5
4.16 4 3.49 3.95
4.0 3.29
2
3.5
3.0 0
-60 -30 0 25 60 -60 -30 0 25 60
ພए/C ພए/C
(a) ࢏ϙᣒᕳکϙ (b) ܿ஍ᅯᫎͯረکϙ
14 36
13 SAA USAA 34 SAA USAA
32
12
30 27.84
11
ܿ஍ͯረ/mm 10 9 8.16 9.69 8.90 ᑟ᧚ծஆ/J 26
28
24
22
18.12
18
7 8 20 20.62
6.42 16
6
14
5 12.64
12
4 10
-60 -30 0 25 60 -60 -30 0 25 60
ພए/C ພए/C
(c) ܿ஍ͯረکϙ (d) ᑟ᧚ծஆکϙ
图 3 两组接头在低温与常温下的峰值载荷均值、失效瞬间位移均值、失效位移均值及能量吸收均值
Fig. 3 The average value of peak load mean transient displacement mean failure displacement and mean
energy absorption between the two groups of joints at low temperature and normal temperature