自攻螺钉与拉铆钉混合连接受剪承载性能试验

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能,共进行了48组连接接头抗剪性能试验,包含冷弯薄壁型钢结构常用的5种连接板厚度,不同搭接板厚比(变化范围1.0~2.0),包含纯自攻螺钉连接、纯拉铆钉连接及混合连接的连接方式。观察混合连接的破坏模式,自攻螺钉未发现拉脱破坏,其破坏模式主要表现为:板承压破坏与螺钉倾斜组合破坏、铆钉剪断破坏及板承压与铆钉部分剪断组合破坏3种;相较单一连接方式,混合连接荷载–位移曲线表现出更长的塑性阶段;当板厚比大于1.5且组合板厚小于3.0mm,混合连接的承载力及延性较单一连接增长明显;利用现有计算方法对混合连接的承载力进行累加计算,与试验结果对比,计算结果偏保守。研究发现:混合连接能较好地弥补拉铆钉和自攻螺钉受剪过程中的缺陷,有效改善自攻螺钉拉脱破坏,从而提升连接的承载力及延性;板厚和板厚比是影响混合连接破坏模式及承载力的重要因素,与单一连接相比,板厚比越大,承载力提升越大;排布方式对混合连接的力学性能及破坏机理影响有限;在本文试验工况下,结合混合连接的破坏模式,在现有计算方法的基础上,提出改善后的计算方法,其计算结果更合理。

大底脚螺纹抽钉芯杆强度计算方法研究

因具有连接强度高、对复合材料损伤小、可实现单面连接、断口齐平免打磨等优点,大底脚螺纹抽钉被广泛应用于航空航天领域中复材结构的连接。复材用大底脚螺纹抽钉目前主要依赖于进口,尚未实现自主研发。本文针对某结构类型大底脚螺纹抽钉芯杆强度的计算方法,首先介绍了此结构大底脚螺纹抽钉的安装过程,并对其进行受力分析。然后基于材料力学第四强度理论(冯·米塞斯屈服准则)建立芯杆关键位置处(断颈槽和第一牙螺纹)最大应力的表达式,通过建立具有两段不同UNJF螺纹的芯杆有限元模型计算出表达式中的应力集中系数。最终分析得到各因素对芯杆关键位置处最大应力的影响规律。通过以上建立的大底脚螺纹抽钉芯杆强度计算方法,达到提升大底脚螺纹抽钉连接可靠性和经济效益的目的。

大底脚螺纹抽钉正向设计方法研究

通过理论分析、有限元仿真和实验验证的方式进行大底脚螺纹抽钉从1到0的反向应用基础研究,建立了安装过程中力的演变规律和平衡关系,得到安装性能(预紧力、鼓包直径和高度)与关键几何参数的匹配关系,开发了可实现自动建模和仿真计算的参数化求解模块。研究结果对提高大底脚螺纹抽钉的可靠性、经济效益,推动自主研发进程具有指导意义。

钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接静力学性能研究

对钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接进行静力学性能研究。先对相同试件宽度及连接端距下的2种不同料厚组合的钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接试件进行静力学试验,而后对同一料厚组合不同试件宽度W及连接端距E下的盲端拉铆连接组合进行静力学试验,以研究钢板与碳纤复合材料盲端拉铆连接的静力学性能、失效模式以及试件宽度、连接端距对其静力学性能的影响。研究表明:采用盲端拉铆钉连接钢板与碳纤板可获得较好的力学性能;碳纤板与钢板盲端拉铆连接组合的失效模式及连接最大破坏载荷与三维编织碳纤板切割方向相关;试件宽度及连接端距对连接的失效模式及最大破坏载荷均有影响。

航空高锁紧固件/抽芯铆钉代际研究综述

随着现代航空技术的发展,大量新型材料被用于飞机结构,导致飞机装配工艺发生变革。新型紧固件被广泛应用于飞机制造中,其中最具代表性的就是高锁紧固件和抽芯铆钉的大量使用。本文分析了国外高锁紧固件及抽芯铆钉的代际发展技术路线,总结提炼了国外先进型号需求与技术开发研发模式、迭代逻辑,并对未来国产高锁紧固件及抽芯铆钉发展进行了展望。

耐高温抽芯铆钉的研究进展

由于航空航天、核工业等行业对耐高温抽芯铆钉的需求量日益增加,探求合理的耐高温铆钉材料,优化抽芯铆接工艺参数,提高铆接质量和接头性能,实现耐高温抽芯铆钉的国产化势在必行。研究人员通过采用有限元模拟仿真和试验相结合的方式对耐高温抽芯铆钉展开研究。文章综述了近些年耐高温抽芯铆钉在铆接成形和接头性能评估方面的研究进展,明确了抽芯铆接过程,分析了各种工艺参数对铆接质量的影响,总结了耐高温抽芯铆钉现阶段存在的不足,预测了其未来的发展趋势。

复合材料过盈铆接结构吸湿老化行为研究

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,CFRP)中碳纤维与基体的性能差异较大,并且树脂基体对湿度敏感,在潮湿环境中服役的复合材料铆接结构的力学性能与实验室环境状态下时存在较大差异。本文中设计了吸湿老化试验,使用詹茂盛模型对试验数据进行拟合,获得了CFRP吸湿老化状态下力学性能的变化规律,同时还研究了老化后材料的失效机理。基于这个预测模型建立了不同装配条件下复合材料铆接结构的吸湿老化有限元仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。通过有限元仿真和试验结合的手段探究了吸湿老化和装配方式对复合材料以及整个连接结构承载性能和失效机理的影响规律。

一种面向机器人抓取的铆钉视觉识别与定位测量方法

视觉引导机器人定位抓取研究和应用逐渐广泛,其关键问题是基于视觉的被测对象高精度测量定位。以抽芯铆钉作为研究对象,研究一种面向机器人抓取的抽芯铆钉视觉识别与定位测量方法,研制一种融合视觉系统的抓取末端。设计一种基于多重腐蚀和膨胀算子的抽芯铆钉钉头图像分割方法,可有效实现抽芯铆钉钉头和钉杆的分离。基于PCA算法对抓取角度进行主方向分析,根据抓取要求对主方向进行校正。基于单应矩阵变换,实现图像坐标系和机器人末端夹爪坐标系标定。通过实验验证了抽芯铆钉视觉识别的效果。

滚镀碱性锌镍合金低电区沉积速率改善方案的探讨

为了有效改善滚镀碱性锌镍合金低电区沉积速率,采用赫尔槽数据以及电化学理论进行分析,并结合电镀生产现场实际状况,重点从锌浓度、氢氧化钠浓度、镀液温度、络合剂浓度方面对赫尔槽试片高、低区厚度分布影响进行分析,确定最佳参数后,在生产线上隔离出单独的镀槽和溶锌槽配制相应镀液,并用同种工件、同电流密度和相同的电镀时间进行对比验证,对比锌镍镀层低区厚度、外观及延展性(通过拉铆装配来进行判定),结果表明滚镀锌镍合金要想在低电流密度区获得较理想的镀层,需要适当的金属锌浓度、温度、络合剂相互配合。

铆螺母安装过程仿真建模及锁紧力矩衰退规律研究

铆螺母是一种新型紧固件,现已广泛应用于汽车、航空和建筑等领域。基于ABAQUS有限元仿真软件建立了铆螺母安装与失效过程的三维有限元数值仿真模型。结合仿真分析以及试验研究,分别探究了铆螺母变形区厚度对紧固件安装成型规律影响,以及收口工艺参数对锁紧力矩的影响规律。结果表明,变形区厚度为0.44 mm时铆接结构的轴向拉拔力最大,并且能够紧密贴合被连接件。此外,采用矩形收口能够保证铆螺母获得比较均匀的径向变形,并且获得足够的锁紧力矩。并且开展了锁紧力矩衰减实验,探究了收口后铆螺母多次使用后的力矩衰减规律。开展了铆螺母变形区厚度与收口形式对结构的力学性能影响研究,对此类紧固件的设计制造具有一定的参考意义。

拉铆工艺过程数值模拟及实验

采用DEFORM有限元分析软件对抽芯铆钉铆接工艺过程进行数值模拟。模拟铆接成形过程的3个阶段,进行应力应变及铆接损伤分析。实验结果与模拟结果吻合,最大应力应变主要集中在铆体尾部与钉芯头部相接触的区域。进行拉铆件的拉伸试验,得到拉伸载荷曲线,并分析了不同铆体长度和板料孔径对接头剪切强度的影响。

航空单面抽钉研究

本文研究了单面抽钉组件的结构，分析了单面抽钉的工件原理，各组件结构及材料特性对单面抽钉变形的影响，提出了消除实际铆接过程中出现的问题的方法。

机械锁紧鼓包型抽芯铆钉热处理工艺研究

研究退火温度对A286合金抽芯铆钉组织、硬度和铆接性能的影响。结果表明,A286抽芯铆钉在1 100℃温度下退火后有平缓的硬度下降梯度,退火区硬度和宽度适中,且鼓包均匀,无二次鼓包形成,满足技术指标要求。

抽芯铆钉钉套退火设备冷却系统的设计与实现

为满足工艺要求,在抽芯铆钉钉套局部退火过程中,需要对其部分环节进行冷却,对此本文提出了相应的冷却系统要求,根据要求制定了冷却系统设计方案,完成了泵的计算选型和水箱设计,制定了工作流程图,为抗拉型抽芯铆钉钉套局部退火设备冷却系统设计提供了参考。

用于飞机装配的自动钻铆执行器研究

针对大型飞机装配中制孔和铆接的工艺特点,提出了一种具备压紧、制孔、涂胶、供钉和抽铆的多功能自动钻铆执行器结构,构建了基于现场总线的开放式控制系统。结合钻铆执行器的工作流程,分析并得到钻铆执行器加工基准和工作点法向测量方案,为钻铆执行器嵌入至加工设备构成一体化自动钻铆设备提供了必要条件。

拉铆钉螺杆应力测试误差分析及修正

使用金属应变式传感器和压阻式压力传感器进行拉铆钉常温铆固,以及-50℃～70℃温度范围内钢质螺杆的轴向应力测试,两种测试结果存在一定差异。分析两种方法得到的测试数据,指出因零点输出的影响,压阻式压力传感器测得的预紧力存在误差;由于测试方法的不足和温度误差的影响,应变式传感器测得的温度应力存在误差。使用串并联补偿电路和双丝半桥式温度自补偿应变计可有效修正这些误差。

冲铆技术在汽车行业上的应用与控制

介绍了冲铆工艺在汽车行业中的应用与控制,以及冲铆工艺的原理及形成过程,说明其逐渐被应用在汽车行业上的原因。针对目前汽车行业中采用的冲铆工艺的质量控制方式、外观及内部金相等破坏性检验过程、评判标准及缺陷产生原因等进行说明,展望冲铆工艺在未来汽车行业的发展前景。

复合材料壁板单面紧固件机器人自动钻铆技术

随着复合材料在飞机机体结构上的广泛应用,其装配过程大量选用单面紧固件,列举复合材料壁板及单面紧固件装配过程存在的问题,分析机器人钻铆技术在航空制造领域的应用现状,阐述复合材料壁板机器人自动钻铆技术的难点,并开展关键技术研究,设计开发机器人自动钻铆系统。系统具备复合材料壁板自动定位压紧、测量、制孔、送钉及紧固件安装等功能,可大幅提升复合材料结构件装配质量和效率。

电阻点焊、塞焊及盲铆异种钢接头的拉剪强度对比分析

以双相钢CR440Y780T与低合金钢CR340LA为基材,对比分析了电阻点焊、塞焊(MIG焊,焊丝分别为CuAl7与CuSi3)与盲铆三种连接接头的拉剪强度,为车身焊点修复方案确定提供了试验与理论依据。试验结果表明,CuAl7与母材的匹配程度优于CuSi3,焊接后结构强度较高,在薄板母材上开孔塞焊的结构强度也好于在厚板母材上开孔塞焊。盲铆的稳定性好,强度较塞焊更好,受人工操作影响小,但可操作性方面容易受到限制。对比三种连接方式的试验结果,电阻点焊接头强度最高,盲铆接头的强度约为电阻点焊的60%,塞焊接头(焊丝CuAl7)强度与盲铆接头相近,塞焊接头(焊丝CuSi3)强度最低。

铆钉类紧固件分解工艺技术研究

本文通过对飞机结构设计中,常用实芯铆钉和抽芯铆钉分解工艺技术的分析,结合目前国内外航空制造企业所采用的标准紧固件的分解方法,进一步研究了实芯、抽芯铆钉等航空紧固件经济、稳定、快速的分解技术。铆钉、抽芯铆钉等航空紧固件分解技术的研究,将为各类飞行器制造和维修、维护奠定良好的质量保证基础。