铆接工艺参数分析

第6期机械设计与制造01年6月Machinery Design Manufacture241文章编号:1001-3997(2011)060241-02铆接工艺参数分析张洪双(河海大学机电工程学院,常州213022Analysis on riveting process parametersZHANG Hong-shuangMechanical and Electrical Engineering College, Hohai University, 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连接时铆钉和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钉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,増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] In order to fully understand the distribution of residual stress and the relationship betweenresidual stress and process parameters during riveting non-linear finite element software ABAQUS is appliedto establish a riveting model through which deforming process for riveting the bolt with connected members isclearance are established according to the simulations which results show that residual stress increases or decreases with the increasing of rivet length and pinholes clearance respectively, while with the increasing ofdecreasing of the clearance, increases the length of rivet or reduces the clearance may increase effective theresidual stress which provides the practical riveting process with helpful guidance.Key words: Rivet; Process parameter; Quasi-static method; Residual stress; FEA中图分类号:TH16,U67185文献标识码:A1引言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作为常用的种固定连接方式,虽然铆接连接存在降低构件强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分重要的意义,通过有限元方法对铆接过程进行分析对成型过程简单连接易于实现自动化,能活应各种不同村质的构件之间的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。影响,为进一步分析铆接疲劳寿命奠定了基础按照铆接的用途铆接可以分成普通铆接、密封铆接、特种铆2金属塑性理论基础接等。普通铆接工艺过程最为简单,方法成熟应用最广。密封铆21屈服准则接用于结构要求防止漏气、漏水、漏油的部位,工艺过程比较繁屈服准则用于确定材料产生屈服时的临界应力状态。根据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较高的要求。特种铆接主要用在结构的主要受力不开散、封闭的各个屈服点。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钉、高抗剪铆钉、空心铆钉、抽心铆钉、冠头铆钉等。根据铆接工表达式称为屈服函数或屈服准则。当应力点σ位于屈服曲面之具设备的不同铆接可以分成手铆法、锤铆法、压铆法自动钻铆内时(F,)①0,材料处于弹性状态;当应力点可位于屈服曲面法。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上时(氏()0),材料开始屈服进入塑性状态。实际应用中有多种满钉孔,质量稳定、效率高劳动条件好。自动钻铆法主要适用于屈服准则,常用的是 Von mises准则。标准的 Von mises准则可以由式(1)来表示F4)n=V3=0无头铆钉的干涉配合铆接质量高效率高、设备复杂价格尊式中;一应力不变量表示为4=2SS“应力张量表示为S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中从而加速破劳极坏鳞接过程中在钉孔周产生的残中国煤化工服强度。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22流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CNMHG变化时的大小和方化的应用使得铆接过程具有很高的致性,使得在设计阶段考虑向。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:2010408-24★基金项目:河海大学常州校区博士启动基金(2000-2011)242张洪双:铆接工艺参数分析第6期+-,de +b dk表1铆接模型尺寸数值(mm)式中一总应力;一总塑性应变;硬化参数钉杆直径钉杆长度如果dg