铆钉有限元分析
基于有限元分析的重型卡车车架铆钉应力精确计算法
（ ．Ｓａ ｅ ａ．ｏ ｃａｉ ｌ ｒ ｓ ｉ ｉ ａ ｔｔ Ｋ ｙＬｂ ｆ ｅ Ｍｅｈ ｎ ａ Ｔａ ｍ ｓ ｏ ｃ ｎ ｓｎ ｂ ｎ ｏａｉ ａｅｆ ｒｄ ａ ｓ ｈｎｑｎ ｎｖ ， ｈｎ ｑ ｇ ００ ４ Ｃ ｉａ ．Ｉｎｖｔ ｎＢ ｓ ｏ Ｇ ａｕｔ ，Ｃ ｏｇ ｉ Ｕ ｉ． Ｃ ｏ ｇｉ ０４ ， ｈ ） ｏ ｒ ｅ ｇ ｎ４ ｎ
ｓｒ ｓ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｒ ｍｅ ａ ｄ ｉｓ ｒｖ ｔ Ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｎｉ ｌｍｅ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ． Ｗ ｈ ｎ ｓｒ ｃｕ ｅ ｔｅ ｓ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｆ ｆａ ｎ ｔ ｉ ｅｓ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｂａ ｅ ｎ ｆ ｔ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔ ｒ ｕ ｓｒ ｎ ｔ ｎａｙ ｉ ｓ ｐ ｔｏ ｏ ｅ ｆａ ｔｅ ｇｈ ａ ｌｓｓｉ ｕ ｎ ｗｈ ｌ ｒ ｍｅ，ｔｅ ｒｖ ｔ ｒ ｓｒ ｔ ｓｎ ｅ ｍ ｌ ｍｅ ｔ ｎ ｎ ｌｚ ｄ ｌｎ ａ － ｈ ｅｓａ ｅ ｄｉｃ ｅ ｅ ｕ ｉｇ ｂ ａ ｅｅ ｎ ｓａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｉ ｅ ｒ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｓ ｔ ｈ ｒ ｂ ｅ ｔ ａ ｉ ｅｓ ｏ ｅ ｖ ｕ ｙ ｔ ｃ ｒ ａ ｆ ｗｈ ｌ ｒ ｖ ｌ ｇ，ａ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｈ ｔｒ ｔ ｆ ａ ｈ ａ ｙ ｄ ｔ ｒ ｋ ｂ ｅ ｋ ｏ ｉ ｔ ｅ ｉ ｖ ｕ ｅ ａ ｎ ｔｏ ｎ
基 于有 限元 分 析 的重 型卡 车 车架 铆 钉应 力 精 确 计算 法
叶玉喜 ， 邵毅敏 索 小争 ，
（ 重庆 大学 ａ ．机械 传动国家重点实验 室；．研 究生创新基地 ， ｂ 重庆 ４ ０４ ） ０ ０４
铆钉有限元分析
利用Ansys 对铆钉零件的分析 为了考察铆钉在冲压时发生多大的变形，对铆钉进行分析。
在该例题中铆钉的圆柱高度为10mm 、铆钉圆柱外径为6mm 、铆钉内孔孔径为3mm 、铆钉的下端球经为15mm 、弹性模量为2.06E11、柏松比为0.3。
表1 铆钉应力应变关系通过PRO/E 软件建立铆钉模型如图1 所以，利用以上数据确定铆钉的圆柱高度、铆钉圆柱外径、铆钉内孔孔径等相关尺寸。
最后通过相应指令在PRO/E 中得到的三维图如图2所以。
图 1 铆钉PRO/E 下平面图 应变0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 应力/MP 618 1128 1317 1466 1510 1600图2 铆钉PRO/E下三维图在这里铆钉的PRO/E模型就已经建立好了，接下来需要把铆钉模型导入到Ansys中，为了实现利用ANSYS对PRO／E生成的铆钉实体模型进行模态分析，需要将PRO／E生成的模型导入ANSYS，把PRO／E的PART文件转换为ANSYS可识别的文件最常用的方法主要有以下2种。
第一种利用IGES格式文件进行数据交换，IGES是由ANSI．美国国家标准局公布为美国标准的，它以ASCII或二进制的形式存储图像，可以在不同的CAD系统间进行数据交换。
作为一种中间标准格式，IGES目前已经得到广泛的应用。
Ansys软件本身就设置了IGES转换过滤器，它支持IGES格式的数据文件输入。
而在PRO／E中也可以很方便的将建立的PART文件保存为IGES的格式。
因此通过IGES格式进行这两个软件之间的数据转换是比较常用的方法，而且比较容易实现。
虽然IGES作为一种常用的数据交换形式已经得到大部分人的认可，但是也存在一些问题，对于一些PRO／E生成的简单模型利用IGES格式可以很方便的导人到ANSYS中去，并且不会发生丢失线、面的失真现象，但是对于一些复杂的模型，利用这种格式导入后就容易丢失线、面而出现失真现象，继而影响分析结果。
铆钉在航空航天结构中的优化设计与分析
铆钉在航空航天结构中的优化设计与分析导言铆钉作为一种常用的连接件，在航空航天结构中发挥着关键作用。
它承载着连接部件间的静态和动态载荷，并能够满足航空航天结构的要求。
本文将对铆钉在航空航天结构中的优化设计与分析进行探讨，以提高航空器的结构强度和安全性。
一、铆钉的基本原理铆钉是由铆钉本身和铆孔两部分组成的。
铆钉由杆身和头部构成，杆身一般为圆柱形，头部则呈现出不同的形状，如半圆形、扁圆形等。
铆孔是用钻头钻出的，其形状与铆钉的形状相匹配。
当铆钉插入铆孔中后，通过撞击铆钉的顶部，使铆钉的尾部扩张，填满铆孔。
这样，铆钉就与连接的两个部件固定在一起了。
二、铆钉的材料选择在航空航天结构中，对铆钉材料的选择非常重要。
常见的铆钉材料有铝合金、钛合金、不锈钢等。
1. 铝合金铝合金是航空航天领域中最常用的材料之一，因其重量轻、强度高、耐腐蚀等优点而被广泛应用。
在选择铝合金铆钉时，还需要考虑航空器的使用环境，如温度、湿度等因素。
2. 钛合金钛合金的强度和刚性特性使其成为航空航天结构中理想的材料选择。
铆钉使用钛合金能够提高航空器的应力分布，减少结构的质量，提高航空器的性能。
3. 不锈钢不锈钢具有良好的耐腐蚀性和机械性能，能够满足航空航天结构对于耐腐蚀和强度的要求。
不锈钢铆钉在一些特殊环境下的使用更为合适。
三、铆钉的优化设计为了保证航空航天结构的强度和安全性，铆钉的优化设计是必不可少的。
1. 尺寸设计铆钉的杆身长度和直径需要根据连接部件的厚度和尺寸进行设计，以确保连接部件之间的力学性能。
尺寸设计时还需要考虑到航空器的结构设计和重量限制等因素。
2. 头部设计铆钉的头部设计需要考虑与之连接的零件的形状和要求。
头部的形状可以选择平头、半圆头、圆头等。
合适的头部设计可以增加连接的稳定性和可靠性。
3. 组装方式铆钉的组装方式也需要进行优化设计。
航空航天结构中常见的组装方式有单面铆钉和双面铆钉。
单面铆钉适用于单边操作，而双面铆钉适用于双边操作。
铆接变形的有限元分析
铆接变形的有限元分析冯晓旻;谢兰生【摘要】铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位,而铆接造成铆钉和铆接件的变形会严重影响产品的装配性能和使用寿命.论述了用有限元分析法模拟单个铆钉压铆的动态过程,研究了铆钉和铆接件在压铆过程中的受力和变形情况.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2009(038)002【总页数】3页(P62-63,80)【关键词】压铆;铆接变形;有限元分析【作者】冯晓旻;谢兰生【作者单位】南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】工业技术·机械制造与研究冯晓曼，等铆接变形的有限元分析铆接变形的有限元分析冯晓晏．谢兰生（南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016 ）摘要：铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位，而铆接造成铆钉和铆接件的变形会严重影响产品的装配性能和使用寿命。
论述了用有限元分析法模拟单个铆钉压铆的动态过程，研究了铆钉和铆接件在压铆过程中的受力和变形情况。
关键词：压铆；铆接变形；有限元分析中图分类号： T131.1文献标识码：B文章编号：1671-5276( 2009)02-0062-02 RivetDeformationandFiniteElementAnalysis FENG Xiao-min,XIELan-shen ( Collegeof MechanicalandElectrical Engineering, NanjingUniversityof Aeronautics andAstronautics,Nanjing210016,China) Abstract:The riwting technologyoccupiesanimportantplace in airplanemanufacturingandiswidely appliedto it.However,therivet effects quality andperformanceof the assembly.This article analyesfiniteelementanddoesresearchonthedeformationof rivet. Key words:pressureriveting;rwet deformation;finiteelementanalysis 0 引言铆接是一种不可拆卸的连接形式。
铆钉的原理
铆钉的原理铆钉是一种常见的连接件，它通过变形来连接两个或多个工件，通常用于需要承受较大拉力或剪力的场合。
铆钉的原理是利用变形后的扁平头和尾部形成的扩张来固定工件，下面我们来详细了解一下铆钉的原理。
首先，铆钉的结构是由头部、薄颈、尾部和扩张部分组成。
头部是用来锤击的部分，薄颈是连接头部和尾部的狭窄部分，尾部是用来形成扩张的部分。
在使用铆钉时，头部会受到锤击力，通过薄颈的传导作用，使得尾部产生扩张，从而固定工件。
其次，铆钉的原理是利用材料的塑性变形来实现连接。
当头部受到锤击力时，会产生局部的挤压，使得材料产生塑性变形。
随着锤击力的增大，薄颈和尾部也会产生塑性变形，最终形成了一个固定的连接点。
这种连接方式不仅可以承受较大的拉力和剪力，而且不易松动，具有较好的可靠性。
再者，铆钉的原理还涉及到材料的选择和加工工艺。
通常情况下，铆钉的材料选择应该与被连接的工件相适应，以保证连接的牢固性。
同时，在铆钉的加工工艺中，需要控制好头部的形状和尾部的长度，以确保在使用过程中能够产生合适的扩张力，从而实现良好的连接效果。
最后，铆钉的原理在实际工程中有着广泛的应用。
无论是在航空航天、汽车制造、建筑工程还是家具制造等领域，铆钉都扮演着重要的连接角色。
它不仅可以连接金属工件，还可以连接塑料、橡胶等材料，具有较强的通用性和适用性。
总结一下，铆钉的原理是利用变形后的扁平头和尾部形成的扩张来固定工件，通过材料的塑性变形来实现连接，需要注意材料的选择和加工工艺，并且在实际工程中有着广泛的应用。
铆钉的原理虽然看似简单，但却是连接技术中不可或缺的重要环节，对于提高工件的连接强度和可靠性有着重要的意义。
无头铆钉干涉配合铆接干涉量建模与仿真分析
无头铆钉干涉配合铆接干涉量建模与仿真分析050111卓越班张利侯国义唐磊周少艺【摘要】：干涉量铆接是指通过铆接工艺过程，使整个夹层厚度内的钉孔获得均匀干涉量的铆接方法。
而干涉量的大小对于被铆工件的疲劳寿命有很大的影响，干涉量过大或过小都是不利的。
本文主要通过运用有限元分析软件ABAQUS进行无头铆钉干涉配合压铆铆接建模与仿真，分析了在一定铆后高度下纵向多点的绝对干涉量和相对干涉量，并对干涉量分布进行了分析。
关键词：干涉配合，有限元，abaqus，铆接以碳纤维增强型复合材料为代表的复合材料具有高比强度、高比刚度以及良好的抗疲劳性等优点，已在航空航天等领域得到广泛应用。
同时，由于铝合金具有强度高、加工性好、技术成熟等特点，传统铝合金结构在航空产品中仍然大量使用，因此出现了大量的CFRP／AI复合构件。
另外在飞机结构中CFRP／Al结构大量以薄壁件的形式出现，其连接方式主要为铆接，因此铆接质量关系到飞机的疲劳寿命和安全性能。
而影响铆接质量的因素有很多，如干涉量、铆接力等。
其中干涉量至关重要，干涉量不仅影响工件的疲劳寿命，而且对铆接件孔周残余应力也有影响(适当的残余应力可提高疲劳寿命)。
然而，目前在飞机制造过程中，干涉量的计算往往根据经验公式或实验方法来得到。
使用经验公式所计算的干涉量误差较大，而且对铆接后铆钉的尺寸不能提前预判；实验方法成本昂贵，耗费时间。
与铆枪多次锤击相比，压铆用静压力镦粗钉杆形成镦头，铆接质量稳定，易于保证连接表面质量，工件变形较小，提高了劳动生产率，但形成的干涉量由于实验条件和具体的试验规程限制，且实验的方法费时费力，作为学生的我们无法通过实验的方法得到干涉量，对于学生学习认知的帮助不大，综上考虑，本小组决定采用有限元模拟的方法对一定压铆力作用下孔的干涉量进行研究。
1)有限元模型的建立过程为计算一定压铆力前提下孔的干涉量大小，本文采用有限元分析软件ABAQUS对压铆过程进行仿真分析，观察压铆完成后干涉量随圆周的变化，进而得出压铆干涉量的相对量和绝对量，并计算其平均值。
基于有限元分析的螺钉断裂失效研究
良接触现象对螺钉应力分布的影响 ， 进行了有 限元分析 ， 计算结 果表明 ： 局部集 中力能够 明显 改变螺钉应力 分布状态 ， 显 著
增加 了与局部集中力同侧的螺纹底 部的最 大应力水平 。综合分析后可知 ， 不 良接触现象 中焊点与螺帽之间的不 良接触是 螺
钉断裂 的主要原因 。
［ 关键词 ］ 螺钉 ；疲劳断裂 ；不 良接触状态 ；有限元 ［ 中闰分类号］Ｔ Ｇ Ｉ １ ５ ； ０ ２ ４ ２ ． ２ １ ［ 文章编号 ］ １ ６ ７ ３ ６ － ２ １ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ － ０ １ ４ １ ０ － ５ ［ 文献标志码 ］Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ６ ２ １ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ０ ３
（ １ ． Ａ Ｖ Ｉ Ｃ Ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｂ ｅ ￣ ｉ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ， Ｂ ｅ ￣ ｉ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ９ ５ ，Ｃ ｈ ｉ ａ； ｎ ２ ． Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆＡ ｏ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ， Ｂ ｅ ｏ ＇ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ９ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
０ １ ４年第 ６月 第２ ９ 卷 ３ 期
失效 分析与预防
Ｊ ｕ ｎ ｅ ， ２ ０ １ ４
Ｖｏ １ ． ９， Ｎｏ ． ３
基 于有 限元 分 析 的螺钉 断 裂 失效 研 究
电磁铆接过程的有限元分析
Hale Waihona Puke 南京航空航天大学硕士学位论文
摘 要
铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位，而铆接造成铆钉和铆接件的变形产生的 残余应力严重影响产品的装配性能和使用寿命，残余应力对于构件的疲劳强度、应力腐蚀、形 状精度等等均有重大的影响，铆接产生的残余应力场直接影响到铆钉连接处周围的疲劳裂纹的 产生和扩散。电磁铆接是基于电磁成形技术并结合传统铆接工艺发展起来的一种新型工艺，铆 接过程中材料的应变率高，铆钉材料的变形方式与普通铆接过程中材料的变形方式不同。如何 确定残余应力的大小，调整残余应力的分布、减少或消除残余应力对工程的危害，已成为人们 广泛关注的问题。 本文采用 ABAQUS软件建立铆接过程有限元模型，对铆接过程进行了有限元模拟，探讨 了在不同铆模位移下的铆钉孔周围残余应力的分布情况以及最大残余应力数值，从理论上分析 了减小铆模位移可以增大钉杆与铆钉孔之间的压力，随着铆模位移的增加铆钉孔周围残余应力 数值会减小，而铆接成形后铆钉镦头中的最大剪应力数值会增加；此外还分析了不同铆模角度 对模拟结果的影响，从理论上分析了随着铆模角度的减小，铆钉钉杆与铆钉孔之间的压力随着 增大，而铆钉孔周围残余应力数值则随着铆模角度的减小而减小，铆接成形后铆钉镦头中的最 大剪应力数值随着铆模角度的减小而减小；通过金相图对比了电磁铆接与自动压铆两种情况下 铆钉中的材料流动情况。 关键词：电磁铆接，铆接变形，铆接过程，有限元分析，残余应力
i
电磁铆接过程的有限元分析
ABSTRACT
Riveting is an important technology in the aircraft manufacture. However, riveting deformation is a key problem, which effects quality and performance of the assembly. Electromagnetic riveting is a new kind of technology that is based on electromagnetic forming and traditional riveting technologies, during the riveting process, the strain rate of metal material is high and the mode of the deformation of rivet material is different from that of conventional riveting methods. More and more people know the importance of the problems that are impacted by the residual stress, the residual stress has significant impact on the fatigue strength of component, stress corrosion, shape accuracy and so on. How to change the distribution of residual stress and reduce the harm of residual are very important. The processes of riveting with different displacement of rivet die have been analyzed by the finite element method, dynamic riveting process has been simulated by using ABAQUS program. The effects of the different displacement of die on the distribution of residual stress around the rivet hole were investigated. The results show that the pressure between the rivet and the rivet hole would be increased with the reduce in the displacement of rivet die, and the residual stress would be reduced with the increase in the displacement of rivet die. Through the data of numerical simulations, relations between the displacement of the die and quality of the formed head of rivet are analyzed. The process of riveting with different angle of rivet die have been also analyzed by the finite element method, the results show that the pressure between the rivet and the rivet hole would be increased with the reduce in the rivet die angle, and the residual stress would be reduced with the reduce in the rivet die angle, relations between the angle of rivet die and quality of the formed head of rivet are also analyzed. Then through the microcosmic analysis, the difference between the electromagnetic riveting and the pressing rivet are investigated. Keywords: Electromagnetic Riveting, Rivet Deformation, Riveting Process, Finite Element Method, Residual Stress
铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究
铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究铆钉铆接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各个领域的制造工艺中。
为了提高铆接质量和效率，研究人员开始运用数值模拟与优化方法来探究铆钉铆接的相关问题。
本文将就铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究展开讨论。
首先，我们需要了解数值模拟在铆钉铆接研究中的作用。
数值模拟是利用计算机来模拟真实物理过程的数学方法。
通过建立适当的数学模型和数值算法，我们可以有效地模拟铆钉铆接的整个过程，包括材料变形、热传导和应力分布等。
这样一来，我们就能够预测铆钉铆接时的各种物理参数，并通过优化方法来改进铆接工艺。
在铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究中，最常用的数学模型是有限元模型。
有限元模型是一种将复杂的结构分割为若干个简单几何单元，通过解析各个单元上的方程来求解整体问题的方法。
在铆钉铆接过程中，可以将铆接板和钉子分别划分为多个有限元单元，然后通过求解每个单元上的应力、应变和变形方程，得到整体的应力分布和变形情况。
数值模拟的一个重要应用是预测和优化铆接过程中的缺陷和问题。
例如，在实际铆接中，常常会出现钉子弯曲、材料变形和孔洞等问题。
通过数值模拟，我们可以预测这些问题的出现位置和程度，并相应地进行优化设计。
例如，在钉子弯曲问题中，可以通过调整材料的性能和几何形状来减小钉子的弯曲程度。
这样一来，可以实现更加稳定和可靠的铆接质量。
此外，数值模拟还可以帮助研究人员优化铆钉铆接的工艺参数。
铆钉铆接的质量和效率很大程度上取决于工艺参数的选择，例如钉子的直径、长度、铆接力和时间等。
通过数值模拟，我们可以评估不同工艺参数对铆钉铆接的影响，然后通过优化算法来选择最佳参数组合。
这样一来，可以大大提高铆接的效率，并减少生产成本。
在铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究中，还需要考虑材料的力学特性。
铆接板和钉子都是各不同的材料，其力学特性可能存在差异。
通过数值模拟，我们可以预测不同材料的应力分布和变形情况，进而评估铆接接头的强度和稳定性。
基于有限元的螺钉强度分析技术研究
2019.11科学技术创新 -37-基于有限元的螺钉强度分析技术研究李繁范利洪李兮普（洛阳电光设备研究所，河南洛阳471003）摘要：一般螺纹联接都具有自锁性，但在变载、冲击或振动作用下，以及工作温度变化较大时可能松动，导致预紧力下降。
为 了保证螺钉联接的安全可靠，必须对其强度进行深入分析，利用材料力学基本原理，可以解决随机振动条件下螺钉的强度计算问 题。
关键词：螺钉；强度分析;组合应力中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:2096-4390（ 2019） 11-0037-021概述螺钉联接结构简单,拆装方便,是一种应用非常广泛的可拆 联接。
对单个螺钉而言,当受力形式为轴向载荷时,其主要破坏 形式为螺杆螺纹部分发生断裂，因而其计算准则是保证螺钉的 静强度。
螺纹联接的使用实践及防松性能试验，疲劳强度试验 证明：松动失效是承受交变载荷的螺纹联接的主要失效形式之~* O 2 一般螺钉强度计算2.1横向工作载荷当螺钉受横向工作载荷，螺钉与通孔之间留有间隙，工作 时，若联接面内的摩擦力矩足够大,则被联接件之间不会发生相 对滑动。
若预紧力不足，螺钉易松动脱落甚至断裂。
预紧力作用 下，螺钉组在联接结合面处产生的摩擦力：F,= ”辺 2CF 1 Kd 式中:n ——螺钉数量;m ——结合面数;f —连接面摩擦系 数，钢-钢无润滑状态，摩擦系数为0.15~0.2;T ——螺钉拧紧力 矩N.m;K —螺纹拧紧系数；d ——螺钉公称直径m;C ——可 靠性系数,通常取1.1~1.3;F ——横向工作载荷N 。
当7- >CF,螺钉组预紧力在联接结合面处产生的摩擦力完 全能够克服横向载荷，螺钉不受横向载荷作用，仅受预紧力作 用。
横向载荷F 根据激励最大加速度、螺钉紧固部件质量进行 初步估算,在得知横向工作载荷F 后，根据上式评估螺钉强度。
2.2轴向工作载荷螺钉规格设计步骤如下：a. 根据载荷状态和具体结构计算出单个螺钉工作载荷F E o b. 根据工作要求选取K,螺钉相对刚性系数。
铆钉材料对铆接变形影响的有限元分析
铆 钉材 料 对铆 接 变 形影 响 的有 限 元分析
李艳 ，于克杰 ，李小雷
（ 空 军第一航 空 学院航 空修理 工程 系 ，河 南信 阳 ４ ６ ４ ０ ０ ０）
摘要 ：为研 究铆钉 材料 对 飞机 结 构铆 接 质 量 的影 响 ，采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ／ Ｌ Ｓ － Ｄ Ｙ Ｎ Ａ软 件分 析 在采 用 不 同铝 合金 铆 钉材 料
其铆 接变形 可取 １ ／ ４进行模 拟 ，网格划分后 的模 型如
Ｘｉ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｈｅ ｎ ａ ｎ ４ ６ ４ ０ ０ ０。Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｉｖ ｒ ｅ ｔ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｉｖ ｒ ｅ ｔ ｉ ｎ ｇ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｓ ，ｔ ｈｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ＡＮＳ ＹＳ ／ＬＳ—
（ ２ ０ ２ ４、２ Ａ １ ０和 ７ ０ ５ ０ ） 的条件下铆接件和铆钉 的受力和变形 情况 。结 果表 明 ：在 相 同位移载 荷 的条 件下 ，２ Ａ １ ０对铆 接件
和铆钉的应力影响最小 ，对铆孔径向尺寸的影响也最小 。这些结论可为铆接修理工艺的改进提供参 考。
关键词 ：铆接变形 ；有限元分析 ；铆钉材料 中图分类号 ：Ｕ ６ ７ １ ． ８ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １— ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）４— ０ ５ ０— ３
Ｆｉ Ｉ Ｉ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｒｉ ｖ ｅ ｔ Ｍａ ｔ ｅ ｄａ ｌ ｓ ｏ ｎ Ｒｉ ｖ ｅ ｔ Ｄｅ ｏｒ ｆ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
铆钉的力学性能测试与分析方法
铆钉的力学性能测试与分析方法铆钉是一种常见的连接元件，广泛应用于机械、航空航天、汽车等领域。
在使用铆钉进行连接时，了解铆钉的力学性能具有重要意义，可以确保连接的可靠性和安全性。
本文将介绍铆钉的力学性能测试与分析方法，旨在帮助读者了解如何评估和优化铆钉连接的强度和可靠性。
一、强度测试与分析方法1. 静态拉伸测试静态拉伸测试是评估铆钉强度的一种常见方法。
该测试将铆钉安装在拉伸试验机上，通过施加静态拉伸载荷来测试铆钉的承载能力。
测试时应注意采用正确的夹持方式，确保载荷均匀施加在铆钉上。
2. 剪切测试剪切测试可以评估铆钉在承受剪切载荷时的强度。
该测试方法将铆钉置于剪切试验机上，并施加剪切力来测试铆钉的承载能力。
测试时应注意切口的尺寸和形状，以及铆钉与试样的夹持方式。
3. 冲击测试冲击测试可以评估铆钉在受到冲击载荷时的强度。
该测试方法通常使用冲击试验机，在铆钉上施加冲击载荷，并记录铆钉的破坏形态和破坏能量。
测试时应注意选择适当的撞击速度和冲击位点，并对结果进行分析和解释。
二、可靠性测试与分析方法1. 疲劳寿命测试疲劳寿命测试可以评估铆钉在循环载荷下的寿命和可靠性。
该测试方法通过施加循环载荷来模拟实际工作条件下的应力循环，并记录铆钉的破坏寿命。
测试时应注意选择适当的载荷范围和循环频率，并进行统计分析。
2. 环境腐蚀测试环境腐蚀测试可以评估铆钉在恶劣环境中的耐蚀性和可靠性。
该测试方法使用盐水、酸碱等腐蚀液体来模拟环境，将铆钉置于其中，观察铆钉的腐蚀情况。
测试时应注意选择适当的腐蚀液体和浸泡时间，并对结果进行分析和解释。
三、力学性能分析方法1. 应力分析通过对铆钉连接部位的应力进行分析，可以评估铆钉在承受载荷时的应力分布情况，从而判断连接的强度和可靠性。
应力分析可以使用有限元分析方法进行模拟计算，也可以使用传统的应力计算公式进行分析。
2. 破坏分析对铆钉在测试中的破坏形态和破坏机理进行分析，可以帮助确定铆钉连接的强度缺陷和改进方向。
轻型木结构榫卯连接试验研究及有限元分析
轻型木结构榫卯连接试验研究及有限元分析摘要：2020年9月我国提出“双碳”（2030年碳达峰，2060年碳中和）目标，进一步推动了木结构在各行各业的发展。
轻型木结构是指木骨架与覆面板通过钉连接而成的整体，在我国上海、杭州、苏州等地被广泛使用，具有自重轻、抗震性能优良、装配式程度高等优点。
榫卯节点是古建筑木结构中主要的连接方式，通过凹（卯口）、凸（榫头）结合的方式来抵抗地震荷载，承担着木结构的主要耗能，具有一定的抗拉(压)、抗弯曲、抗剪和抗扭强度和介于刚性与铰接之间的半刚性特性，因此将榫卯连接应用于轻型木结构建筑中，有望可以提高轻型木结构整体稳定性和抗震性能。
但目前对榫卯连接应用在轻型木结构中的研究仍然处于探索阶段，没有形成类似于轻型木结构钉连接的设计理论。
基于此，本文对轻型木结构榫卯连接进行试验研究及有限元分析，为后续相关研究提供参考。
关键词：榫卯；试验；分析引言轻型木结构因其具有轻质、高强、绿色环保等特点，已成为近年来建筑行业的重要发展方向。
其中，榫卯连接技术是轻型木结构中一种常用的连接方式，具有传力效果好、施工方便等特点。
然而，由于轻型木结构榫卯连接技术的应用较为新颖，因此在实际应用中存在着一些问题，例如连接强度不足、连接失效等。
因此，对轻型木结构榫卯连接进行试验研究和有限元分析，可以为轻型木结构的实际应用提供一定的参考和指导。
本文将从轻型木结构榫卯连接的基本原理出发，介绍榫卯连接试验研究的方法和过程，并利用有限元分析方法对连接强度进行模拟和分析，以期为轻型木结构榫卯连接的实际应用提供一定的理论和实践依据。
1轻型木结构简介我国有关规定明确指出,轻型木结构房屋是指由木框架、墙等组成的结构体系,适用于三层及以下的民用建筑。
加拿大的相关规定指出,轻型木结构建筑物是由密实的台阶和涂层材料或由结构元件通过钉连接组成的木结构建筑物系统。
这种结构系统由大量的木材材料制成,连接件主要是螺钉和螺栓,这些连接件的主要作用是固定框架和面板，能够承受和传递影响结构的各种载荷，如地震、风、雨、雪等。
基于DEFORM的10.9级短尾拉铆钉有限元分析
（ Ｍｅ ｉ ｓ ｈ ａ ｎ ＣＳ Ｒ Ｆ ＡＳ ＴＥ ＮＥ ＲＳ Ｓ ＣＩ ＆ＴＥ Ｃ Ｃｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｍｅ ｉ ｓ ｈ ａ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ６ ２ ０ ０ １ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｂｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｌ ， ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｔ ｈｅ ｏ ｒ ｙ，ｔ ｈｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ－
时拉 脱板 轴 向相 对 运 动并 对铆 钉 和套 环轴 向施 力 ．迫 使
行 对 比分析 ，并 根据 分析 结 果对 设计 进行 修 正 。
１ １ ０ ， ９级 短 尾 拉 铆 钉 简 介
文章编号 ：１ ０ ０ ２ ～ ６ ６ ７ ３（ ２ ０ １ ４ ）０ １ — ０ ７ ５ — ０ ３
基 于 ＤＥ Ｆ ＯＲ Ｍ的 １ Ｏ ． ９级 短 尾 拉 铆 钉 有 限元 分 析
伏 凯 ，刘 宇 ，赵 祥 云
（ 眉 山 南 车 紧 固 件 科技 有 限 公 司 ，四川 Ｉ眉 山 ６ ２ ０ ０ １ ０ ）
Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｇｒ ａ ｄ ｅ １ ０ ． ９ Ｂｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｌ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＤＥＦ ＯＲＭ
ＦＵ Ｋａ ｉ ， ＬＩ Ｕ Ｙｕ，ＺＨＡ０ Ｘｉ ａ ｎ ｇ －Ｙｕｎ
装配体结构有限元分析中的螺钉连接模型_薛闯
图５ 实验现场安装图
通过对有限元模型进行模态分析可知， 结构的 最低共振频率发生在主镜筒轴向上， 振型为探测器 固定座和中继镜筒沿主镜筒轴向来回摆动， 如图６
＝ !ＥｂＤｔ ４Ｌｔ
，
ｋｄ＝
ＡｄＥｂ Ｌｄ
＝ !ＥｂＤｄ ４Ｌｄ
，
Ｅｂ为螺钉材料 的 弹 性 模 量 ， Ｄｔ为 螺 杆 有 螺 纹 部 分 的
小径， Ｌｔ为螺杆有螺纹部分的有效长度， Ｄｄ为螺杆无
螺纹部分的直径， Ｌｄ为螺杆无螺纹部分的有效长度。 １．１．２ 组件的等效连接刚度计算
组件１和组件２的等效连接刚度的计算参考图
２００５年 １２月 ９ 日 收 到 第 一 作 者 简 介 ： 薛 闯 ， 男 ， （ １９７８—） ， 硕 士 研 究 生 ， 研 究 方 向 ： 有 限 元 分析技术在空间光学仪器结构设计和分析中的应用。 Ｅ－ ｍａｉｌ： ｐｏｐｘｕｅ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
测得的数据进行分析比较， 证明了这两种方法的正 确性和有效性。
模拟连接刚度最直接的一种方法是利用弹簧 元， 该单元能够模拟两个节点之间任意方向的连接 刚度， 另外根据螺钉的特性也可以选用梁元来模拟
（ ａ） 等效连接区域
（ ｂ） 简化图
图２ 两组件紧密连接
连接。 ２．２．１ 用弹簧元模拟螺钉
用弹簧元连接两个组件装配面的正六边形有 效 连接区 域 的 对 应 结 点 ， 如 图２（ ｂ） 中 双 向 箭 头 所 示。其中连接两个黑色节点的弹簧元模拟螺钉的轴 向刚度， 其它连接白色节点的弹簧元则用于模拟组 件间的轴向连接刚度， 至于相对应结点另外两个方 向的连接刚度可用ＲＢＥ２来模拟。图３（ ａ） 为有限元验 证模型中包含的两个组件的螺钉等效连接爆破示 意图， 该有效区域采用正六边形棱柱模拟， 图３（ ｂ） 为图３（ ａ） 中有效连接区域的局部放大简化图。 ２．２．２ 用梁元模拟螺钉
铆钉铆接装配应力的分析和计算
图 3 为铆接压力最大 ,压缩量最大状态 。由于 从材料和结构上看 ,板的刚度都大于铆钉 ,所以只考 虑铆钉的塑性变形 ,而板只发生弹性变形 。
图 3 铆钉受铆接压力最大时状态及钉杆中一点的应力应变状态
212 铆钉机松开后铆钉的应力应变分析
211 铆接压力最大时 ,铆钉的应力应变分析
图 2 中 ,铆机预置头不动 ,由于在成形铆窝头压 下过程中 ,刚开始成形铆窝头与铆钉是线接触 ,继续 压缩则变为圆环面接触 。当压缩到一定程度 ,即圆 环面扩大到一定程度后 ,钉杆开始整体镦粗 ,胀大 孔 。在铆钉冒完全成形之前 ,板孔基本上已被胀大 。 所以 ,在计算板孔的被胀大量时 ,可以不考虑铆钉冒 飞边对板上圆环面的压力 ,而将板孔的被胀大看作 为孔边受均匀压力的无限域开圆孔 。因此 ,可用下 面公式计算钉孔壁上一点的径向位移[4 ] 。
应力具有很大影响 。椭圆形刀顶参数 a = 016 的刀 具所加工出的齿轮与一般圆角形刀顶参数的刀具所 加工出的齿轮相比 ,应力值下降幅度为 1019 %。
(4) 在保持齿轮制造工艺不变的前提下 ,通过合 理地设计刀顶形状及其参数 ,就可大幅度地提高齿 轮的抗弯曲疲劳强度 ,延长齿轮的工作寿命 。
参考文献 :
关键词 :铆钉 ;弹塑性变形 ;应变 ;装配应力 中图分类号 : TH13111 文献标识码 :A 文章编号 :1006 - 0316 (2003) 04 - 0044 - 03
Prestressed analsys and calculation on rivets in riveted structure
(2) 有限元计算中载荷处理的准确与否对计算 结果影响很大 ,本计算所采用的载荷处理方法结合 所建立 的 有 限 元 模 型 构 成 了 准 确 的 有 限 元 计 算 模 型 。这是一种齿根应力的精确计算方法 ,模型能较
铆钉有限元分析
一、实验目的1.了解有限元分析软件的基本操作，能够应用有限元分析软件对简单的飞机装配连接件进行力学分析。
2.了解铆钉在外力作用下的应力-应变状态，能够准确的利用有限元软件进行模型的建立、网格的划分、材料属性的定义、载荷的加载等操作，能够应用后处理模式对铆钉的受力状态进行分析。
二、实验条件Ansys软件三、实验内容1.在有限元软件中建立铆钉的几何实体模型；2.定义单元类型→定义实常数→定义材料属性→实体模型划分网格→定义边界条件并求解；3.进入后处理程序，应用应力-应变云图对铆钉的受力状态进行分析。
四、实验步骤1、分析求解步骤进行环境设置①GUI Utility Menu>File>Change Jobname执行该命令后在弹出的[Change Jobname]对话框输入rivet作为工作文件名，单击0K。
②GUI Utility Menu>File>Change Title 在弹出的[Enter new title]设置框中输入link112作为分析标题，单击0K按钮，关闭对话框。
③GUI Utility Menu>Plot>Replot单击该按钮，所命名的分析标题会出现在图形窗口左下角。
2、定义单元类型①GUI Main Menu>Preferences在弹出的对话框选择分析类型，选择structural 然后定义单元的类型选择单元类型，单击0K按钮，确认选择，关闭对话框。
⑤单击Close 按钮，关闭[Element Types]对话框。
3、定义材料参数GUI Main Menu>preprocessor>输入命令① GUI Main Menu>preprocessor>Material props>Material Models，②弹出[Define Material Available]窗口。
③在[Material Models Behavior]选择栏中Material Model Number>Structural>Linear>Elastic>Isotropic命令，弹出[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框,④在[EX]设置框中输入2.06e11, 在[PRXY]栏输入0.3，⑤单击0K，确认输入，关闭对话框，Structural>Nonlinear>Elastic>Multilinear Elasti定义材料的应力应变，点击Add Point添加七个系列的关系点如下图⑥在[Define Material Model Behavior]窗口中选择Exit命令，退出定义材料属性的窗口。
铆接工艺参数分析
铆接工艺参数分析第6期2011年6月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture24l 文章编号:1001—3997(2011)06—0241—02铆接工艺参数分析张洪双(河海大学机电工程学院,常州213022)Analysisonrivetingprocessparameters ZHANGHong-shuang(MechanicalandElectricalEngineeringCollege,HohaiUniversity,Changzhou 213022,China)【摘要】为了充分了解铆接后铆钉及被连接件的残余应力分布状态,以及精确分析残余应力和铆接工艺参数之间的关系,采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了铆钉连接的参数模型,通过准静态方式模拟了铆钉进接时铆钉乖r被连接件的变形过程.根据分析结果建立了残余应力和铆钉.钿杆长度及钉孔间隙之间的关系式和关系曲面.结果表明,残余应力随着钉杆长度的增加而增大,而随着钉孔间隙的增大而减小,增加钉杆长度或减小钉孔间隙可有效增大残余应力,为实际的铆钉连接工艺过程提供了有益的指导.关键词:铆接;工艺参数;准静态;残余应力;有限元分析【Abstract】/nordertofuunderstandthedistributionofresidualstressandtherelationshipbe tweenresidualstressandprocessparametersduringrivetingnon-linearfiniteelementsod4twareABAQUSisappl&dtoestablisharivetingmodelthroughwhichdeformingprocessforrivetingtheb oltwithconnectedmembersissimulatedwithQuasi--staticmethod.Thenrelationshipandcurvebetweenresidualstressandrivetlength /holeclearanceareestablishedaccordingtothesimulationswhichresuhsshowthatr esidualstressincreasesorde-creaseswiththeincreasingofrivetlengthandpinholesclearancerespective, whilewiththeincreasingofdecreasingoftheclearoltce,increasesthelengthofrivetorFedncestheclear ancemayincreaseeffectivetheresidualstresswhichprovidesthepracticalrivetingprocesswithhelpfulgui dance. Keywords:Rivet;Processparameter;Quasi-staticmethod;Residualstress;FEA 中图分类号:TH16,U671.85文献标识码:A 1引言作为常用的一种固定连接方式,虽然铆接连接存在降低构件强度,容易引起变形,增加结构重量,疲劳强度低等缺点,但是铆接工艺过程简单,连接易于实现自动化,能适应各种不同材质的构件之间的连接,因此铆钉连接在航空,汽车,家电等领域的应用仍然非常广泛.按照铆接的用途铆接可以分成普通铆接,密封铆接,特种铆接等.普通铆接工艺过程最为简单,方法成熟,应用最广.密封铆接用于结构要求防止漏气,漏水,漏油的部位,工艺过程比较繁琐,需要敷设密封材料,而且密封材料对施工温度,湿度和环境有较高的要求.特种铆接主要用在结构的主要受力,不开敞,封闭的部位,铆钉结构复杂,制造成本高,应用范围较窄,主要有环槽铆钉,高抗剪铆钉,空心铆钉,抽心铆钉,冠头铆钉等【lj.根据铆接工具设备的不同铆接可以分成手铆法,锤铆法,压铆法,自动钻铆法.手铆法和锤铆法的工作效率低,铆接质量不稳定,噪音大,工作环境差.压铆法借助压铆设备使钉杆成型,钉杆均匀镦粗而填满钉孔,质量稳定,效率高,劳动条件好.自动钻铆法主要适用于无头铆钉的干涉配合铆接,质量高,效率高,设备复杂,价格昂贵. 铆钉是一种分散的连接方式,在传递局部载荷时容易形成应力集中从而加速疲劳损坏.铆接过程中在铆钉孔周围产生的残余应力可有效提高铆接结构的疲劳寿命.铆钉连接是严格按照工艺流程进行的一种连接方式,随着铆接技术的发展以及铆接自动化的应用使得铆接过程具有很高的一致性,使得在设计阶段考虑残余应力对疲劳损坏的影响成为了可能.因此了解铆接残余应力和工艺参数之间的关系,使得铆钉孔的残余应力均匀分布具有十分重要的意义[2--51.通过有限元方法对铆接过程进行分析,对成型过程中的工艺参数进行比较,分析了工艺参数对铆接残余应力的影响,为进一步分析铆接疲劳寿命奠定了基础.2金属塑性理论基础2.1屈服准则屈服准则用于确定材料产生屈服时的临界应力状态.根据不同的应力路径进行实验,可以区别从弹性阶段进入塑性阶段的各个屈服点.在应力空间将这些屈服应力点连接起来,就形成一个区分弹性和塑性的分界,称为屈服面.描述这个屈服面的数学表达式称为屈服函数或屈服准则.当应力点位于屈服曲面之内时()<o),材料处于弹性状态;当应力点位于屈服曲面上时(~)---0),材料开始屈服进入塑性状态.实际应用中有多种屈服准则,常用的是VonMises准则.标准的VonMises准则可以由式(1)来表示:,()=o---o-=V~--tr--0(1) 式中:—应力不变量,表示为=;—应力张量,表示为= }岛;—材料的简单拉伸试验屈服强度.2.2流动准则流动准则用来确定塑性应变分量在塑性变化时的大小和方向.流动准则采用塑性势函数的微分形式如式(2)所示: ?来稿日期:2010-08—24-k基金项目:河海大学常州校区博士启动基金(2009—2011)242张洪双:铆接工艺参数分析第6期dg=等+d+(2).ij式中:—总应力;一总塑性应变;一硬化参数.如果dg<o,表明是指向屈服表面的纯弹f生变化,塑性应变或硬化参数没有变化;dg=o为中性加载,dg>O表示发生塑l生流动.当和k不变时,中性加载时do'ii将与表面相切;塑性流动时d.将指向表面外侧.2.3硬化准则硬化准则用来描述屈服面是如何改变的,以确定后续屈服面的新状态.铆接成型中使用等向硬化模型.对于各向同性硬化, 屈服表面依据它原来的位置与形状同比例增长,塑性应变增量可表示为:d《=(3)采用VonMises准则,流动准则和各向同性硬化准则最终可得到弹塑关系,根据给定的总应变量计算出相应的应力增量. 3铆接有限元模型3.1模型尺寸及材料参数整个模型为回转体结构形式,适合采用轴对称模型,建模方式简单,可极大的提高分析速度.压铆头和铆钉以及被铆接件相比变形量很小,可认为是理想的刚体,可用解析刚体构建.研究模型如图 1所示.包括1个铆钉,2个被连接件和1个压铆头.铆接模型为沉头铆钉,采用典型的压铆铆接工艺过程.铆钉材料为7050,弹性模量74000MPa,泊松比0.3.被铆接板材料为45#钢,弹性模量 21000MPa,泊松比0.4.ABAQUS有限元软件求解分析零件的塑陛变形时,采用材料的自然应力和自然应变.为避免产生体积自锁,引起单元的响应过于刚硬,采用CAX4R单元模型.铆接模型及被铆接件的主要尺寸数值,如表1所示.图1铆接模型尺寸3_2准静态分析方法成形加工中的模型运动速度较慢,属于静态分析的范畴.但成形加工是大变形的复杂接触问题,如果用ABAQUS/Standard进行静态分析,计算时间长,常常无法收敛.这里可采用ABAQUS/ Explicit进行准静态分析.准静态是用慢速运动的ABAQUS/ Explicit动态模拟静态问题,其关键是要设置合适的加载速度,分析步时间和质量缩放系数等模型参数,避免加载速度过暾的局部变形问题,使结果尽量接近静态分析的结果,否则即使能够得到分析结果,其计算结果往往也是错误的.判别模型中的运动速度是否过陕的—个重要标准是分析过程中模型的动能不应超过内能的(5, l0)%.铆接分析中,分析步时间取0.1s,质量放大系数1000倍. 表1铆接模型尺寸名称数值ram)钉杆直径钉杆长度被铆接件厚度铆钉孔直径4.09.35.04.13.3边界条件以及接触的定义铆钉成形过程通过压铆头的位移来实现,根据铆钉的外伸量取值,在钉汗长度为9.3mm时,压铆头向上移动距离为3mm,短暂保压后向下移动0.1mm.在压铆头匕设置参考点,根据参考点上反作用力的大小,可评估压铆力的大小.接触过程在力学上常常涉及材料非线性,几何非线l生和接触界面的非线I生.在有限元分析中,接触条件是一类特殊的不连续约束,允许载荷从模型的一部分传递到另一部分.ABAQUS/Explicit提供了2种算法来模拟接触问题:通用接触算法和接触对算法.采用接触对算法定义板件1和板件2之间的接触;铆钉和板件1,2的接触;铆钉和压铆头之间的接触.接触采用有限滑移公式.主面选择在板件上,从面选择在铆钉上. 4成型过程及残余应力分布根据以上的定义对铆接过程进行分析求解,铆接后的残余应力及铆接过程中动能和内能的比值,如图2,图3所示.残余应力的存在可有效的提高连接的寿命和强度.图2铆接的残余应力在铆接过程中,内能反应的是变形程度.由于塑性变形产生大量的能量,系统内能随着变形的增大而增加.动能反应的是运动速度,系统动能随着运动速度的增加而增加.从动能和内能的比值曲线可知,在分析的过程中,动能只是内能的一个非常小的部分,基本可以忽略不计,说明采用准静态方式对铆接过程进行分析时所设置的参数是合理的.图3铆接过程中动能和内能的比值5工艺参数分析残余应力的大小和铆钉的长度,钉杆和钉孔的间隙大小等因素有关.对铆接中铆钉长度以及钉杆和钉孔的间隙取不同的数值进行分析,可进一步了解铆接残余应力的变化规律,对分析结。
铆钉的基本原理和结构解析
铆钉的基本原理和结构解析铆钉是一种常用的连接元件，其主要作用是连接两个或多个零件，使得它们能够牢固地固定在一起。
铆钉具有许多优点，比如结构简单、连接牢固、耐腐蚀等，因此广泛应用于机械制造、船舶、汽车、航空航天等行业。
铆钉的基本原理是利用钎丝、铆帽和铆钉体的力学原理来实现连接的。
钎丝是连接时的主要受力部分，它负责承受拉力。
而铆帽则起到固定钎丝和铆钉体的作用，它使得钎丝能够与铆钉体形成一个整体，从而确保连接牢固。
铆钉体则是连接的部件，通过与钎丝和铆帽配合，实现零件之间的连接。
铆钉的结构主要包括钎丝、铆帽和铆钉体。
钎丝一般为圆柱形，两端分别有螺纹，以便于与铆帽和铆钉体连接。
铆帽的形状通常是圆柱形，帽顶上有凹陷，以方便接收钎丝的端部。
铆钉体可以是各种形状，如圆柱形、半圆形、扁平形等，其选择取决于连接的需求。
在使用铆钉进行连接时，首先要选择合适的铆钉和工具。
铆钉的选择要考虑到连接的要求，如负荷大小、材料特性等。
而工具的选择则要考虑连接的位置和材料的特性，如手动铆枪、液压铆枪等。
连接过程中，首先将铆帽穿过钎丝的一端，然后将铆钉体套在钎丝的另一端。
接下来，使用工具将钎丝与铆帽和铆钉体连接在一起。
工具产生的力使得钎丝的一端被压紧，而另一端则被拉紧，从而实现了连接。
铆钉的优点之一是连接牢固。
这是因为钎丝与铆钉体连接后，其受力方式是受到弯曲力和剪切力的共同作用，从而能够承受较大的负荷。
此外，铆帽紧固住钎丝和铆钉体，防止其相对运动，进一步增强了连接的牢固性。
另一个优点是铆钉不会松弛。
由于铆帽的作用，钎丝与铆钉体的连接是无法被松散的，即使受到外力的作用。
这与螺纹连接不同，螺纹连接容易受到振动和外力的影响而松动。
此外，铆钉具有耐腐蚀的特性。
由于铆钉的材料通常为不锈钢、铝合金等具有良好耐腐蚀性的材料，因此可在各种恶劣环境中使用，不易生锈和腐蚀。
然而，铆钉也存在一些缺点。
首先，铆钉连接后，很难对其进行拆卸和修复，因此需要谨慎选择连接点和连接方式。
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利用Ansys 对铆钉零件的分析 为了考察铆钉在冲压时发生多大的变形，对铆钉进行分析。
在该例题中铆钉的圆柱高度为10mm 、铆钉圆柱外径为6mm 、铆钉内孔孔径为3mm 、铆钉的下端球经为15mm 、弹性模量为2.06E11、柏松比为0.3。
表1 铆钉应力应变关系
通过PRO/E 软件建立铆钉模型如图1 所以，利用以上数据确定铆钉的圆柱高度、铆钉圆柱外径、铆钉内孔孔径等相关尺寸。
最后通过相应指令在PRO/E 中得到的三维图如图2所以。
图 1 铆钉PRO/E 下平面图 应变
0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 应力/MP 618 1128 1317 1466 1510 1600
图2 铆钉PRO/E下三维图
在这里铆钉的PRO/E模型就已经建立好了，接下来需要把铆钉模型导入到Ansys中，为了实现利用ANSYS对PRO／E生成的铆钉实体模型进行模态分析，需要将PRO／E生成的模型导入ANSYS，把PRO／E的PART文件转换为ANSYS可识别的文件最常用的方法主要有以下2种。
第一种利用IGES格式文件进行数据交换，IGES是由ANSI．美国国家标准局公布为美国标准的，它以ASCII或二进制的形式存储图像，可以在不同的CAD系统间进行数据交换。
作为一种中间标准格式，IGES目前已经得到广泛的应用。
Ansys软件本身就设置了IGES转换过滤器，它支持IGES格式的数据文件输入。
而在PRO／E中也可以很方便的将建立的PART文件保存为IGES的格式。
因此通过IGES格式进行这两个软件之间的数据转换是比较常用的方法，而且比较容易实现。
虽然IGES作为一种常用的数据交换形式已经得到大部分人的认可，但是也存在一些问题，对于一些PRO／E生成的简单模型利用IGES格式可以很方便的导人到ANSYS中去，并且不会发生丢失线、面的失真现象，但是对于一些复杂的模型，利用这种格式导入后就容易丢失线、面而出现失真现象，继而影响分析结果。
这样的话，就必须对导入后的模型进行拓扑修复。
由于ANSYS软件本身建模功能不是很
完美，因此利用它对模型进行拓扑修复也比较麻烦。
第二种利用PRO／E-ANSYS接口的实现。
PRO／E与ANSYS的接口程序可以把这两个软件嵌套在一起，可以实现它们的无缝连接，避免了由IGES格式导入后出现数据丢失的现象，这样就保证了它们之间数据传递的精确性。
进行设置的大致过程为：
(1)单击ANSYSl0．0程序组中的ANS-ADMIN。
出现对话框，选择Configuration options，点击OK。
(2)出现对话框，选择Configuration Connectionfor Pro／E点击OK。
(3)出现对话框，在对话框上一栏填写PRO／E的安装路径。
(4)提示连接成功，退出ANS—ADMIN。
接口创建好以后启动PRO／E，这时会在PRO ／E的主菜单里出现ANSYS一栏。
这样就把这两个软件成功嵌套在一起了。
图3 PRO/E里面的Ansys菜单
在该例题中铆钉PRO/E模型利用第二中方式进行导入，导入后的图形如图4 所示
图4 Ansys中导入后的铆钉模型
2定义单元类型
在进行单元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。
本例题中选用四节点四边形板单元SOLID45。
SOLID45可用于计算三维应力问题。
（1）从主菜单中选择Main Menu：Preprocessor->-Element Type->-Add/Edit/Delete命令，将打开Element Type对话框。
（2）单击OK按钮，将打开Library of Element Type，如图 5 所示。
（3）然后在左边的选择SOLID45选项，选择八节点单元SOLID45。
（4）单击OK按钮，将SOLID45单元添加，并关闭单元类型对话框，同时返回到（1）步打开单元类型对话框按钮如图6 所示。
（5）单击Close按钮，关闭单元类型对话框，结束单元类型的添加。
图5 单元类型对话框
图6 单元类型对话框
3 定义实常数
由于在该实例中选用的是三维SOLID45单元，不需要设置实常数，其设置如图7 所示。
图7 定义实体常数
4 定义材料属性
考虑应力分析中必须定义材料的弹性材料的弹性模量和柏松比，塑性问题中必须定义材料的应力应变关系。
通过前面给定的数据导入该模型中导入后如图9 所示。
图8 定义材料对话框
图9 线性各向同性材料的弹性模量和柏松比
5 对铆钉划分网格
划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它要求考虑的问题较多，需要的工作量较大，所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。
在该例题中选用SOLID45单元对盘面划分网格。
划分结果如图10所示
图10 对体划分网格
6 定义边界条件并求解
建立有限元模型后，就需要定义分析类型和施加边界条件及载荷。
本实例中载荷为上圆环表面的唯一载荷，位移边界条件是下半球所有方向上的位移固定。
（1）从主菜单中选择Main Menu：Solution->-Define
Loads->-Apply->-Strucural->-Displacement->-on Areas命令，打开面选择对话框，要求选择欲施加卫视约束的面。
（2）选择下半球，单击OK按钮，打开Apply U，Rot on Nodes对话框。
（3）选择All DOF。
（4）单击OK按钮，ANSYS在选定面上指定的位移约束。
图11 施加位移约束对话框
7 施加位移载荷并求解
施加位移载荷是指通过对零件进行受力分析，对零件的接触面受力大下、方向、性质进行分析后，利用Ansys相关功能把实际情况中的受力以及载荷模拟到已经建立好的模型当中进行分析，载荷力的施加在Main Menu中进行相关设置，如图11所示，在该过程中需要注意的是在Basic选项中的Write Item To Result File中应该选择All solution items，下面的Frequency选择Every Substep。
在Time at end of load step除输入1，在Number of substeps 出输入20；然后从主菜单中选择Solution->-Solve->Current LS命令，然后会出现求解控制如图12所示。
图12 求解控制
图13 提示求解完成。