孔径与压铆力对单铆搭接接头残余应力与剪切性能的影响

作     者：严鸿凯 余立 潘泽民 梅标 杨永泰 YAN Hongkai;YU Li;PAN Zemin;MEI Biao;YANG Yongtai

作者机构：福州大学先进制造学院晋江362200 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心晋江362200 陕西飞机工业有限责任公司汉中723213 浙大宁波理工学院宁波315103 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《现代制造工程》 (Modern Manufacturing Engineering)

年 卷 期：2024年第9期

页      面：12-19页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51805478) 福建省自然科学基金计划资助项目(2020J01131) 

主　　题：单铆搭接接头 孔径 压铆力 残余应力 剪切性能 

摘      要：铆接是飞机结构装配的重要连接方式,飞机结构失效大多发生在连接孔处,因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象,通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周残余应力分布和剪切性能。有限元分析结果表明,增大压铆力可以显著扩大孔周的纵向残余压应力分布区域,并使最大纵向残余拉应力位置远离孔边缘;而孔径仅对纵向残余压应力分布区域的影响较为显著。拉伸剪切实验表明,单铆搭接结构的失效形式均为铆钉沿剪切面的瞬时断裂;在孔径为4.20 mm时采用压铆力为21 kN成型的铆接接头的剪切性能最佳,其平均峰值载荷为4.09 kN,与孔径为4.04 mm和压铆力为15 kN参数组合下成型的铆接接头相比,平均峰值载荷提升了约9.36%。增大孔径能够提高单铆搭接接头的剪切性能,但会减小孔周的纵向残余压应力分布区域,给铆接接头的疲劳寿命带来不利影响;适当增大压铆力不仅能扩大残余压应力分布区域,还能提高接头的剪切性能。