基于DEFORM的10.9级短尾拉铆钉有限元分析.pdf

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1、第27卷第1期2014年1月机电产品开发局刨新『)“elolⅢlt·ill＆111n0、afiollorM。H·hmPD＆卜k‘⋯l。aI})r¨du(。isVOI．27．N0．1Jan．2014文章编号：1002—6673(2014)0l—075一()3基于DEFORM的1O．9级短尾拉铆钉有限元分析伏凯，刘宇，赵祥云(心⋯南车紧㈣件科技有限公司，四川』fi山620010)摘要：论文以高强度短尾拉铆钉为对象，借助于弹塑性理论研究拉铆钉在铆接和拉脱过程中的力学性能，将1(J．9级与8．8级短尾拉铆钉进行对比分析．

2、对1()．9级短尾拉铆钉进行力学性能试验，通过有限分析和试验研究．大大缩短了研发周期，节约了研制成本，为批量装车提供了理论和试验支撑关键词：m9级；短尾拉铆钉；力学性能；试验分析中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：10．3969／jissn．1002—6673．2叭4．01．028FiniteElementAnalvsisontheGrade10．9BobtailBasedonDEFORMFUK(ii，l。lLi、u．zHAOxitmg—YtHl(Melshan(：SRFASTENEl乇SSCI&TE

3、CCo，Ltd，MelshanSlchuan62¨()1()，Chifla)Abstract：Inordert()a11alysis七hehlghstren磬hbobtall，byusingplastoelasticirythcoryandnlechallicalperfonllancctheory，thlsartlclcc。ln—parethegrade8．8bobcallwichgradc1()8bobtallbynlechanicaUytcscingonchcgradc8．8CostrcdLlcedaJld

4、pr()dLlccdeVeloplllcntperiodshortelled，andthet11eorctlcalandexpcnmelltalsupporcpr0、’ldedforI】1a孙pro山lcclo忆Keywords：011七he(jradc⋯9；bobtail；111echanicallycc伽19；111ech㈣calpropcrties0引言短尾拉铆钉具有独特的优势，其安装方便、节约材料、噪旨小、铆接I：具使j}J寿命长等，冈此．在国内10．9级短尾拉铆紧固连接系统已运片J于地铁、城轨、高档客乍

5、上的关键部位，也有刚和重载、振动等恶劣工况的重型卡车上，本文基于DEFORM软件及现场试验．研究10．9级短尾拉铆钉在安装使用中的铆接力、拉脱力、应力场、应变场等情况，J{：‘j8．8级短尾拉铆钉进行对比分析，并根据分析结果埘设计进行修正。110．9级短尾拉铆钉简介lO．9级短尾拉铆紧固连接系统由铆钼‘和套环组成．其中铆钉由冒头、卸载槽、光杆、锁紧槽、螺纹段和尾牙组成．套环由变形Ⅸ、法兰!!=盘、凸点和卡齿组成，如图l和图2所示。铆钉冒头根部设计有卸载槽．为了避免铆接和使用过程巾可能存在的应力集中现象。铆钉锁紧槽

6、由环形槽和螺旋槽组成，螺旋槽便于套环旋入准备安装，方便操作；环槽型可以有效保证连接后的可靠性，在振动的丁况下，具有更好的防松性能。修稿日期：2013—12—27作者简介：伏凯(1964一)，男，大学本科，高级工程师。‘，一?一，●，、。。?一。■：。-一K一—上L一-10图1lO．9级短尾铆钉Fig．1Gmde10．9Bobtail，一1r、亘、Q／一I—一_图210．9级套环Fig．2Grade10．9collar2有限元分析模型建立图3为短尾拉铆钉、套环、铆接器枪头和卡爪的有限元分析模型。铆接时铆接器枪头轴向

7、相对运动并挤压套环变形，套环被挤压到铆钉环型槽中形成连接．拉脱时拉脱板轴向相对运动并对铆钉和套环轴向施力，迫使套环从铆钉环形槽中脱出，由于在铆接过程和拉脱过程中套环和铆钉环槽受到较大的变形和应力，故对其采取局部细化网格提高模拟精度。在DEFORM～2D中，模拟过程计算步长的大小可以通过时间步长或者位移步长来定义。计算时任何节点每一步的最大位移不应该超过变形体单元边长的l／3．否则会增加网格畸变的速度。而对于一些特殊的变形过程，如拐角处金属流动、快速成形以及类似的一些特殊变形过程，时间步长也许需要定义每一加载步长内

8、节点的最大位移不应超过单元边长的l门0旧1。因而．具有致75·制造业信息化-密网格的模拟比具有较粗糙网格的模拟过程需要定义更小的时间步长。体积成型通常采用剪切摩擦模型，冷挤压摩擦系数取0．08。在铆接和拉脱过程中．铆接器和拉脱板移动速度分别设置10mTTl／s，最小网格为0．05—0．07mm．设置为0．02mm。(a)llJ．9级短尾杠铆钉(b)8．8级短尾扭铆钉图3高