飞机薄壁件铆接过程变形分析与数值模拟.pdf

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1、飞机薄壁件铆接过程变形分析与数值模拟木常正平，王仲奇，李诚，郭飞燕，杨元，康永刚(西北工业大学机电学院，西安710072)[摘要】铆接是飞机薄壁件装配中应用最广泛的连接方式，有效分析和预测铆接变形对提高飞机铆接结构的性能、疲劳和损伤至关重要。针对铆接变形进行理论分析和数值模拟，并研究了被连接件接合面的应力应变分布。首先建立有限元模型，根据铆接力与镦头尺寸之间的关系验证模型有效性；其次根据铆钉变形特点和材料塑性流动，将铆接过程变形划分为6个阶段；最后分析了不同铆接力作用下钉孔的扩张变形，以及对被连接件接合面应力应变场分布的影响。结果表明，随着铆接力的增大，钉孔变形量增大，且变形量沿被连接件厚度

2、方向极不均匀；同时接合面处于压缩应力状态的范围扩大，铆接结构的抗疲劳性能提高，但铆接力的影响范围有限。关键词：薄壁件；铆接力；变形分析；有限元模型DeformatiOnAnalysisandNumericalSimulatiOnOfRiVetingPmcessforAircraftThin．WaUedPartsCHANGzhengping，WANGzhongqi，LICheng，GUOFeiyall，YANGY．uan，KANGYbnggang(schoolofMechanicalEngmemg，NonhwestemPolytechllicalUniVers咄Xi’粕710072，China

3、)【ABSTRACTlmVetingis也emostcommonmemodofassembliIlgaircrmthill-walledpans．Itisimport弛tt0emcientlyanalyzeandestiIllatethedefomationoftheriVetingjointfortlleperfomance，fatiguedlmlbili够锄ddamageoftherivet-ingsmlctureintheaircraR．Thisp印erresearchesriVetingdef．0nIlationusiIlgtheoDraIlalysisaIld硼mericalsim

4、ulation，andthedis劬utionofs仃essands仃ainonthejomsu而ce．Firstly’mefiniteelementmodelises切blishedandValidatedbytherclationshipbe铆eenriVetingforceandfo衄edheaddimension．Secondly，theriVetingprocessisdiVidediIlt0sixstagesac-cordingtodefomationcharacteristics锄dplasticflowofmaterials．Finally，thee腩ctofsqueezef

5、orceonrivetholeeXpan—sionandthedistributionofstr．essandstraillonmejointsurf．acehaVebeenstudied．Theresultsi11dicaterivetholedef0咖a-tionincreaseswitllforce觚duneVendefo衄ationoccursalongtlletllichessdirectionofjointparts，andthescopeofjointsurf如eunderthecompressiVestressstateiseXtended，whichenhancesmef．

6、atigueperfb肌anceofrivetingstmcture，buttherangeislimited．Keywords：Thin—walledpart；RiVetingforce；Defomation锄alysis；FilliteelementmodelDoI：10．16080住issnl671—833x．2016．07．082由于工艺过程简单、连接强度稳定可靠、检查和排除故障容易，铆接在飞机装配中得到了广泛应用Ⅲ。在铆接力作用下，不仅铆钉镦粗变形，被连接件也因钉杆膨胀和镦头挤压产生不同程度的变形，同时，被连接件多为薄壁钣金零件，刚度小、易变形，大量的铆钉连接使薄壁件产生更加复杂的

7、装配变形和残余应力，增加了连接结构的脆性，降低了飞机的疲劳寿命。因此，分析和·基金项目：国家自然科学基金项目(51375396)；中航工业产学研项目(cxy2014XGD07)。82航空制造技术·2016年第7期研究铆接结构的变形对飞机的精准装配和使用寿命有着重要影响。影响铆接质量的参数很多，如铆接力、铆钉长度、铆钉直径、孔径公差和铆钉类型等【2l。其中铆接力的作用至关重要，不仅影响铆钉成形形状和质量，而且影