无头铆钉压铆力数学建模与仿真分析.pdf

年月西北工业大学学报．第卷第期．．无头铆钉压铆力数学建模与仿真分析牟伟强李原张开富程晖西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室陕西西安摘要：无头铆钉压铆连接是航空薄壁件的主要连接方式作为影响铆接质量的主要工艺参数压铆力的大小通常只能根据经验给出缺乏理论依据。文章首先分析无头铆钉压铆过程将其划分为个阶段其中铆钉镦头的真实应变由钉杆均匀敦粗阶段与镦头形成阶段的应变构成。基于以上分析针对无头铆钉压铆力计算提出采用幂指数硬化理论建立计算压铆力的物理公式从而确定压铆力关于镦头高度的数学函数；其次根据无头铆钉压铆过程特点采用轴对称模型对其进行有限元仿真；最后用上述方法对直径相同而镦头高度不同的一组无头铆钉压铆力进行计算并对计算结果进行对比分析对比分析结果表明文中建立的求解压铆力的物理公式有效性良好。关键词：压铆力真实应变幂指数硬化理论有限元仿真中图分类号：．文献标识码：文章编号：飞机结构中存在大量的薄壁件如蒙皮、长桁、或实验方法来设置压铆机的最大铆接力】。使用角片等其连接方式主要为铆接因此铆接质量对飞经验公式所计算出的压铆力误差较大而且对铆接机安全性能与疲劳寿命至关重要。年夏威夷后铆钉的尺寸不能提前预判；实验方法成本昂贵并航空公司人空难事故起因就是由铆接松动所导且耗费大量时间。致的。影响铆接件质量的因素很多有铆接力、近年来国内外学者对压铆过程做了大量研究铆钉几何尺寸、铆钉与被铆接件的材料、被铆接件铆归纳起来主要有以下几种方法：①主应力法口：其钉孔的尺寸公差等】。其中铆接力的选取至关重主要思想是将平衡微分方程与屈服方程联立求解要铆接力的大小不仅对成形的铆钉几何形状有影并利用几何方程、应力边界条件等确定积分常数以响而且对铆接后铆钉孔周围的残余应力也有影响求得接触面上的应力分布进而求得变形力。该方适当的残余应力可以强化连接。铆接力过小使法分析过程复杂且需要大量的微积分计算；②上限得对铆钉的压缩不充分导致连接过程中铆钉的松法：主要求解思路是根据金属流动模式和解题需动脱落这对于飞机来说及其危险；铆接力过大在要设计动可容速度场利用塑性理论中的几何方程铆钉孔周围所产生的残余应力远远超出强化连接所确定应变速率场和速度场求出总消