铆钉动态剪切力学性能仿真分析及试验验证

针对航空制造中的常用铆钉,利用有限元软件ABAQUS进行无预应力和有预应力2种情况下的数值仿真,研究铆接预应力对铆钉剪切力学性能的影响。利用分离式Hopkinson拉杆动态剪切试验,验证仿真方法的可行性。结果表明:铆钉铆接时的预应力使铆钉的剪切强度增大,因此在利用有限元分析铆钉的力学性能过程中,应该考虑预应力的影响。

航空铆钉的动态力学性能测试

在飞机鸟撞的课题研究中,数值模拟占据着日益重要的地位,而数值模拟的精度在很大程度上依赖于铆钉力学参数的准确性,但是目前航空铆钉的动态力学性能参数还很匮乏。本文测定了航空铝合金铆钉在不同加载速度下的剪切和拉伸力学性能。设计了基于分离式Hopkinson拉杆系统的铆钉动态性能测试装置,并利用此装置对7种不同型号的航空铆钉进行了动态剪切和拉伸试验,得到了每种型号铆钉的动态力学性能。利用电子万能试验机对7种铆钉进行了两种应变率下的准静态剪切和拉伸试验,并且和动态试验结果进行对比。讨论了加载速度、加载形式、铆钉直径以及铆钉形式对铆钉力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了铆钉剪切破坏以及拉伸破坏的断口形貌,分析了其破坏形式。本文的研究结果对于航空铝合金铆钉在工程中的应用、尤其是在抗冲击领域的应用具有指导意义。