航空大壁板裝配連接局部變形數值建模與仿真分析*

康永剛，李春生，陳希多，羅 群，黨曉娟

（1.西北工業大學機電學院，西安 710072；2.中航飛機股份有限公司，西安 710089）

航空大壁板金屬結構往往由蒙皮、長桁、隔欄等零組件經大量鉚接裝配而成。制孔、鉚接過程本身就是包含局部材料去除、彈塑性大變形的應力應變場非均勻化的過程，再加上參數復雜的鉚壓工藝本身導致的釘桿和鐓頭非均勻塑性變形等，經成百上千鉚接過程，最終形成航空大壁板固有的整體彎曲變形問題。圍繞壁板裝配連接變形問題，國內外學者已開展了大量研究工作。結合鉚接工藝，Cheraghi 等[1]通過建立鉚釘的有限元模型，總結出了鉚釘長度、鉚釘所受壓力等對鉚接質量一致性的影響規律。Aman 等[2]分析了鉚接順序、鉚釘孔距等因素對鉚接質量的影響，進行有限元仿真分析，采用統計試驗來驗證仿真數據的可靠性。Skorupa[3]、Cheraghi 等[4]通過相關試驗和數值方法研究了鉚釘類型與被連接件材料對疲勞壽命的影響。針對單釘鉚接，Li 等[5]在3 種水平鉚接力作用條件下，考慮材料的彈塑性本構關系、幾何非線性特性等諸多條件，得出了壁板鉚接過程中鉚釘孔周圍的應力應變變化結果。在多釘鉚接方面，王仲奇等[6]以MATLAB為二次開發平臺，利用ABAQUS 為核心求解器，建立批量鉚接模擬過程，得出了其模擬方法的正確性和可行性；在整體壁板鉚接方面，Wang等[7]設計出一種等效計算模型，研究鉚接順序對整體壁板變形的影響，該等效模型在計算精度和計算效率之間取得了良好的平衡，得出不同的鉚接順序導致不同結果的結論。……