單搭接件力學(xué)性能研究.pdf

1、對于飛機裝配來說，搭接接頭是關(guān)鍵部位，大約有85％的破壞都發(fā)生在鉚接和螺栓連接等機械連接部位。在搭接接頭的多排鉚釘結(jié)構(gòu)中，每個鉚釘?shù)某休d比例存在差異，從干涉量的角度對單搭接件釘傳載荷均化問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，在均化釘傳載荷的基礎(chǔ)上，使通過干涉量優(yōu)化搭接件危險區(qū)域應(yīng)力和提高搭接件承載能力成為可能。
　　針對搭接件力學(xué)性能優(yōu)化問題，本文進(jìn)行了如下研究工作。首先，分析了鉚接過程，對鉚接后孔周殘余應(yīng)力簡化計算公式進(jìn)行了研究，為之后仿真結(jié)果提供

2、對比，進(jìn)一步研究了內(nèi)外側(cè)板件不同的孔擴張量對搭接件變形的影響。其次，分析了載荷從一個板件通過鉚釘傳遞給另一個板件的過程中，存在的傳遞方式和力的類型。借助鉚釘柔度的概念理論研究了多釘搭接件承載時的各釘承載比例，在此基礎(chǔ)上預(yù)測了搭接件受拉伸載荷時的危險區(qū)域。接著，設(shè)計了三個不同的優(yōu)化方案:1）不同的下壓量;2）相同的釘孔直徑，不同的鉚釘直徑;3）相同的鉚釘直徑，不同的釘孔直徑;通過ABAQUS建立搭接件模型，進(jìn)行三個方案的鉚接和拉伸過程仿真

3、。最后，對不同下壓量組進(jìn)行了搭接件力學(xué)性能試驗驗證。
　　本文的主要研究成果包括:
　　(1)通過建立搭接件的有限元模型，對不同釘載均化設(shè)計方案進(jìn)行了鉚接和拉伸過程的有限元仿真。開展了不同下壓量和配合間隙的鉚接仿真結(jié)果分析，并總結(jié)了孔周殘余應(yīng)力分布隨不同參數(shù)變化的規(guī)律。對不同下壓量和配合間隙的拉伸仿真結(jié)果進(jìn)行釘傳載荷比例和應(yīng)力分布分析，對比了不同優(yōu)化方案的優(yōu)劣。
　　(2)不同下壓量的組合進(jìn)行了力學(xué)性能試驗，在危險點和

4、關(guān)鍵截面上貼應(yīng)變進(jìn)行實時應(yīng)變監(jiān)測。對采集的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行危險點應(yīng)力應(yīng)變情況和關(guān)鍵截面?zhèn)髁厔莘治?，分析結(jié)果驗證了仿真模型的正確與有效。
　　(3)仿真和試驗都證實了:首先對于鉚釘而言，通過合理控制三個鉚釘?shù)南聣毫?，能夠?qū)崿F(xiàn)單搭接件在受拉伸載荷時鉚釘均勻的受載，有利于減小兩端鉚釘?shù)淖畲髴?yīng)力，提高搭接件鉚釘?shù)某休d能力。其次對于板件而言，通過合理控制三個鉚釘?shù)南聣毫?，可以減小搭接件的內(nèi)外側(cè)板受拉伸載荷時危險區(qū)域的最大應(yīng)力，最大程度地使搭接