飞机工业中铆接实践现状用及新铆接静力失效研究,职称论文.docx

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1、飞机工业中铆接实践现在状况用及新铆接静力失效研究,职称论文本篇论文目录导航：【】【】【】 飞机工业中铆接实践现在状况用及新铆接静力失效研究【】【】铆工技师论文优选范文：飞机工业中铆接实践现在状况用及新铆接静力失效研究内容摘要：铆接是当前飞机上应用最为广泛、影响其可靠性和强度的关键问题。本文对当下的铆接实践和新的铆接静力失效研究进行回首，以期对产生缺陷的潜在机制有透彻的了解。本文回首了传统铆接静强度的现在状况，找出了导致铆接接头静态失效的主要因素；讨论了铆接制造参数和二次弯曲对铆接搭接接头静强度的影响，回首了处理静态失效的最新解决方案。除此之外，还讨论了铆接技术的新发展，包括不同材料的使用和铆接

2、工艺，并瞻望了工业铆接的研究和应用前景。本文关键词语：铆接； 静力失效； 工艺参数；Abstract:Riveting is the most widely used in aircraft,which affects its reliability and strength. The purpose of this paper is to make a practical review of current riveting practice and the new riveting static failure research,so as to have a thorough under

3、standing of the potential mechanism of defects. In the paper,the status of traditional riveting static strength is reviewed,and the main factors affecting the static failure of riveted joints are found out. The effects of manufacturing parameters and secondary bending on the static strength of rivet

4、ed lap joints are discussed,and the latest solutions to static failure are reviewed. In addition,the new development of riveting technology,including the use of different materials and riveting process,is also discussed. Finally,the research and application prospects of industrial riveting are prosp

5、ected.Keyword:riveting; static failure; processing parameter;1 引言飞机是一个极其复杂的系统，由各种材料、形状和尺寸的构造组成。与连接经过相关的部分包括机头、后机身、尾翼和机翼等，这些组件需要在生产的最后阶段进行组装。当前，铆接仍然是主要的连接方式。在某些应用场景中，能够结合粘接和铆接技术来提高连接强度，如机身与蒙皮之间的薄板粘接铆接，面板框架蒙皮接合处的粘接铆接，以及尾翼翼板中的薄板纵梁粘接铆接1等。为了深切进入了解铆接缺陷，本文综述了飞机工业中铆接静力失效研究的最新进展。首先分析了各种方式方法的特点和局限性，在这里基础上，具体介

6、绍了实际应用中的关键技术，包括理论研究、试验研究的最新进展。最后，对将来的研究提出了建议。2 铆接接头静强度研究2.1 传统铆接的静强度近年来，对铆接接头静强度的研究主要集中在传统铆接接头和新型铆接构造的影响因素上，包括铆接混合接头和电磁铆接构造。图1所示为铆接构造静强度影响因素之间的复杂关系。当前的研究主要集中在挤压力对铆钉安装后残存余留应力应变分布和二次弯曲应力的影响。Huan等6进行了单列埋头铆接搭接接头的试验，研究挤压力对铆接接头静态性能的影响。随着拉伸载荷逐步增大，接头刚度逐步变小，而挤压力对接头刚度的影响不显著，但较大的挤压力导致接头静强度减小。其原因是挤压力越大，孔周残存余留应力

7、越大，孔周最大主应力由初始压应力变为拉应力，随后，静强度变弱。图1 铆接构造静强度影响因素之间的关系挤压力是影响铆接接头质量的关键因素。铆接接头静力性能的一个结论是，较大的挤压力导致接头的静态性能更好7,8.确定挤压力值时，应综合考虑铆接接头的静强度。研究结果表示清楚，随着挤压力增加，接头的静强度略有下降。试验结果仅给出了定性的结论，挤压力与静强度之间的定量关系尚不清楚。在静态受力状态下，受力状态下的静态性能需要控制在一定的范围内。除此之外，还需要研究其他影响因素，如外表接触。当前，挤压力对接头静强度、载荷传递、孔周应力场趋势以及拉伸载荷作用下二次弯曲应力的影响尚不清楚。2.2 当前铆接构造静

8、力失效解决办法铆接接头静强度失效的解决办法主要从标准、预测模型、使用环境和混合接头开展。标准是考虑工程应用给出的解决方案。预测模型是基于基础理论和分析的铆接构造静力毁坏预测方式方法。使用环境是研究铆接接头外部试验失效形式因素。混合接头是一种新的连接方式，是一种改善铆接接头静态性能的解决方案。为解决金属铆接接头的静态失效问题，制定了相关的静强度设计标准。Manes等5以为，铆钉和孔上轴向载荷给出的最大静强度是金属材料紧固件设计经过中的指导标准。为预测铆接接头失效，提出了接头的静强度表征技术，十分是基于工程实际应用的半解析预测方式方法4.在这些半解析模型中，残存余留应力、制造变量等设计参数起主导作

9、用，应综合考虑，并通过试验获得各种经历体验。如：1铆钉固定时孔膨胀引起的板材残存余留应力对接头静强度有显著影响4;2挤压力和公差补偿了极限强度降低；3在FML中，薄板在承受较大变形的情况下，极限强度降低可达25%以上；4在薄板厚度与铆钉直径的小比值下，铆钉在失效形式下的作用需要进一步重视。除接头因素的影响外，外载荷也被视为影响接头静强度性能的重要因素。在某些情况下，单铆钉强度有限，无法知足强度要求，因而混合接头成为新型构造连接。Chowdhury等1通过一系列试验发现，混合接头的好处大于粘结接头和铆接接头的好处。除此之外，他们得出结论，相对较薄的构造倾向于使用混合接头连接，十分是在修复工作中。

10、固然已引入了半分析预测模型等预测技术，但当前仍存在一定的局限性，总结如下：1当前的研究仅限于挤压力对铆钉安装后残存余留应力/应变分布和二次弯曲应力的影响。2挤压力对接头静强度、荷载传递、孔周应力场趋势和拉伸载荷作用下的二次弯曲应力的影响尚不清楚。3传统铆接工艺中影响静强度的其它因素，如二次弯曲应力和载荷传递，没有有效的研究。4新型接头，即混合接头和电磁铆接接头，其特性、影响因素、铆接材料和铆接工艺等方面的研究还不够深切进入。3 新型铆接静强度研究3.1 新构造新构造指的是混合接头，如粘接铆接接头如此图2所示。与铆接接头相比，混合接头优势较多，如连续密封能力、更高层次的强度、更高层次的刚度及更好

11、的抗剥离和抗冲击性能11.铆接接头的毁坏经过呈非线性，只要在到达最大载荷后才会发生毁坏。粘接的承载能力高于铆接，与载荷呈线性关系，粘接接头在到达最大载荷后直接失效。相比之下，混合接头的承载能力高于铆接接头和粘接接头，在到达最大承载能力后不会直接失效，因而具有两种单一类型接头的优点。Chaudhari等9得出结论，与铆接接头和粘接相比，混合接头能够承受更高层次的载荷。将粘接后的混合接头引入铆接，其静强度性能优于单铆接接头。除此之外，在飞机构造维修中，混合连接比粘接连接更有效。类似的结论可以以在其他文献中找到10.当前，混合接头的应用仅限于飞机构造维修，在飞机装配和制造中的应用并不多11,12.除

12、此之外，对混合接头影响因素的研究较少，对混合接头影响因素的研究还有待进一步深切进入。图2 混合接头实例3.2 新工艺和新材料由于钛合金和复合材料对强度重量比的要求很高，钛合金和复合材料在航空工业中得到了广泛的应用。新材料成形难度大，这给铆接工艺带来了挑战。电磁铆接技术，十分是低压便携式电磁铆接机发展迅速，应用广泛3.钛合金能够显著提高铆接接头的静强度，考虑到钛合金铆钉难以成形，需采用电磁铆接技术来实现铆接成形2,电磁感应也能为钛合金铆钉的成形提供足够的挤压力。图3所示为电磁铆接在钛合金及复合材料构造中的应用，传统的铆接工艺由于干预的不均匀性，在铆钉成形经过中容易造成复合材料构造严重的分层损伤，

13、限制了其在复合材料构造连接中的应用。为了减少损伤，当前复合材料构造主要采用螺栓连接而非铆接，这导致构造超重，成本提高。电磁铆接具有干预均匀的优点，能够通过减少铆接损伤来实现复合材料构造的铆接，显著降低接头的重量和成本。图3 电磁铆接在钛合金及复合材料构造中的应用2Zhang等13用F6 mm钛合金铆钉进行了电磁铆接试验，并分析了接头的静强度特性。高速变形的驱动头分别能承受9.9k N的剪切载荷和12.5k N的拔出载荷，接头具有较高的过盈配合质量。电磁铆接工艺能够在环境温度下用于难变形材料铆接13.相关学者对新型材料和构造接头的静强度进行了深切进入研究。然而，由于铆接中引入了新材料、新构造和新

14、工艺，对影响接头静强度的因素还需要进行定量的研究。4 总结与将来研究4.1 小结与汽车工业等民用领域相比，航空铆接技术发展相对缓慢。推动铆接技术发展的因素是材料，为知足新材料的连接要求，传统的铆接技术有待改良，这使得电磁铆接技术和自动铆接技术获得了长足发展。本文在回首铆接技术发展的基础上，对铆接技术发展中存在的问题进行了研究和讨论。1对铆接的各种影响因素，如设计参数、制造变量、载荷传递、残存余留应力、二次弯曲应力等的研究多为定性研究，这些定性研究相对完好。然而，由于影响铆接静强度的因素较多，且影响因素的机理复杂，对相应因素和静强度的定量研究较少，定量研究大多是针对特定的材料、条件和工艺进行的。

15、2随着新材料、新铆钉构造和新铆接技术的引入，一些新的影响因素如温度等也被引入飞机制造和装配中。新因素与原铆接影响因素的耦合效应尚没有深切进入研究。3在飞机修理中，混合连接尤其是粘接/铆接接头被引入飞机补片中。混合接头的静力特性有待进一步研究，尤其是在有粘接的情况下，铆接因素对接头静力性能的影响还没有得到充分考虑。4.2 将来研究将来的研究工作可能集中在：1铆接系数与接头静力性能的定量关系；2新材料和混合材料包括钛合金、纤维加强复合材料和金属纤维层压板在新铆接工艺下的静态性能表征；3混合接头的静态特性。以下为参考文献1N. Chowdhury,W. K. Chiu,J. Wang,et al.

16、Static and fatigue testing thin riveted,bonded and hybrid carbon fiber double lap joints used in aircraft structuresJ. Composite Structures,2021,121mar.：315-323.2Z. Cao and Y. Zuo. Electromagnetic riveting technique and its applicationsJ. Chinese Journal of Aeronautics,20226：1-11.3C. Lei,Y. Bi,J. Li

17、,and Y. Ke. Effect of riveting parameters on the quality of riveted aircraft structures with slug rivetJ. Advances in Mechanical Engineering,2021,911：1-12.4W. J. Slagter. Static Strength of Riveted Joints in Fibre Metal LaminatesD. Delft University of Technonloy,1994.5A. Manes,M. Giglio,and F. Vigan

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21、la. DBEM and FEM analysis on nonlinear multiple crack propagation in an aeronautic doubler-skin assemblyJ. International Journal of Fatigue,2006,285/6：598-608.12M. Saadat,R. Sim,and F. Najafi. Modelling and analysis of Airbus wingbox assemblyJ. Proc Inst Mech Eng B J Eng Manuf,2008,2226：701-709.13X. Zhang,M. Zhang,L. Sun,et al. Numerical simulation and experimental investigations on TA1 titanium alloy rivet in electromagnetic rivetingJ. Archives of Civil Mechanical Engineering,2021,183：887-901.