飛機薄壁件鉚接過程變形分析與數值模擬*

（西北工業大學機電學院，西安 710072）

由于工藝過程簡單、連接強度穩定可靠、檢查和排除故障容易，鉚接在飛機裝配中得到了廣泛應用[1]。在鉚接力作用下，不僅鉚釘鐓粗變形，被連接件也因釘桿膨脹和鐓頭擠壓產生不同程度的變形，同時，被連接件多為薄壁鈑金零件，剛度小、易變形，大量的鉚釘連接使薄壁件產生更加復雜的裝配變形和殘余應力，增加了連接結構的脆性，降低了飛機的疲勞壽命。因此，分析和研究鉚接結構的變形對飛機的精準裝配和使用壽命有著重要影響。影響鉚接質量的參數很多，如鉚接力、鉚釘長度、鉚釘直徑、孔徑公差和鉚釘類型等[2]。其中鉚接力的作用至關重要，不僅影響鉚釘成形形狀和質量，而且影響孔周殘余應力應變的分布。

近年來，國內外學者在鉚接方面進行了大量研究，Muller[3]利用試驗和理論研究了鉚接力對疲勞性能的影響，結果表明增大鉚接力能夠提高連接疲勞性能；Aman等[4]研究了鉚接順序、鉚釘間距和被連接件之間的間隙對鉚接質量的影響，得出工藝參數的優化組合能夠減小鉚釘和被連接件的殘余應力以及被連接件之間的鉚后間隙；Blanchot等[5]利用有限元模擬得出15°扇形切片模型、二維軸對稱模型和三維對稱模型在鉚接過程中的應力應變場分布分布一致；Rijck等[6]研究認為鐓頭尺寸可作為飛機疲勞壽命的重要標志，其改變了被連接件受力時的應力應變場；Calvin等[7]研究了鉚接結構中殘余應力的形成，認為鐓頭的擠壓增加了板料中的殘余應力，并比較了普通鉚釘和沉頭鉚釘擴張；……