铆钉规格及带板厚度对带板连接件疲劳性能的影响研究

• 作 者: 李志强
• 出 处: 浙江大学
• 发表日期: 2021年06期
• 关键词: 带板连接件 铆钉规格 带板厚度 疲劳性能 疲劳试验 有限元仿真

铆接在飞机制造中被广泛应用,其中带板连接件常用于飞机对接区等飞机主承力区域,其疲劳性能直接影响到飞机的可靠性与安全性。因此,带板连接件疲劳寿命研究具有重要的工程意义。针对飞机装配过程中带板连接件的疲劳性能分析及疲劳寿命预测问题,本文通过理论分析、数值模拟和试验验证相结合的方法对其进行了较为全面深入的分析和研究,主要的研究内容为:通过介绍铆接在飞机装配中的应用背景指出铆接连接件疲劳性能研究的重要性。通过分析铆接连接件疲劳性能影响因素以及质量评价等方面的国内外研究现状。为弥补现有研究的不足,本文确定研究对象为带板连接件,主要研究内容为铆钉规格及带板厚度对带板连接件疲劳性能的影响。铆接工艺过程与构件疲劳性能分析概述。分析压铆过程,对铆接完成后构件孔周的应力分布状态进行了研究,并基于弹塑性力学及断裂力学等方法研究铆接干涉配合疲劳强化机理,提出影响铆接构件疲劳性能的关键工艺因素。带板连接件疲劳寿命的理论计算。在疲劳寿命预估研究中,介绍了疲劳寿命预估的基本理论,探讨并选择了适用于带板连接件的疲劳寿命预估方法,开展了带板连接试验件的疲劳寿命理论值的计算研究,获得了具有一定参考价值的带板连接件疲劳寿命理论预估结果。带板连接件疲劳寿命的仿真分析。利用有限元软件Abaqus建立了不同铆钉规格和带板厚度方案的带板连接件三维模型,并对各组进行了铆接和拉伸有限元仿真。基于各组仿真结果,分析了铆接过程中回弹应力的产生机理及演变规律,总结了压铆完成后壁板孔周残余应力随不同工艺参数的变化规律。带板连接件疲劳性能的试验研究。基于卧式双机联合自动钻铆平台完成了疲劳试验件的加工制造,在疲劳试验研究中,开展了试验件的静载拉伸破坏试验和疲劳试验,得到了不同铆钉规格和带板厚度方案的带板连接件疲劳寿命数据,分析了相应带板连接件的破坏形式。对比试验数据与有限元仿真分析结果,验证了有限元模型的正确性。根据测得的疲劳寿命数据总结了铆钉规格和带板厚度对带板连接件疲劳性能的影响。