铆钉有限元分析

利用Ansys 对铆钉零件的分析 为了考察铆钉在冲压时发生多大的变形，对铆钉进行分析。

在该例题中铆钉的圆柱高度为10mm 、铆钉圆柱外径为6mm 、铆钉内孔孔径为3mm 、铆钉的下端球经为15mm 、弹性模量为2.06E11、柏松比为0.3。

表1 铆钉应力应变关系通过PRO/E 软件建立铆钉模型如图1 所以，利用以上数据确定铆钉的圆柱高度、铆钉圆柱外径、铆钉内孔孔径等相关尺寸。

最后通过相应指令在PRO/E 中得到的三维图如图2所以。

图 1 铆钉PRO/E 下平面图 应变0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 应力/MP 618 1128 1317 1466 1510 1600图2 铆钉PRO/E下三维图在这里铆钉的PRO/E模型就已经建立好了，接下来需要把铆钉模型导入到Ansys中，为了实现利用ANSYS对PRO／E生成的铆钉实体模型进行模态分析，需要将PRO／E生成的模型导入ANSYS，把PRO／E的PART文件转换为ANSYS可识别的文件最常用的方法主要有以下2种。

第一种利用IGES格式文件进行数据交换，IGES是由ANSI．美国国家标准局公布为美国标准的，它以ASCII或二进制的形式存储图像，可以在不同的CAD系统间进行数据交换。

作为一种中间标准格式，IGES目前已经得到广泛的应用。

Ansys软件本身就设置了IGES转换过滤器，它支持IGES格式的数据文件输入。

而在PRO／E中也可以很方便的将建立的PART文件保存为IGES的格式。

因此通过IGES格式进行这两个软件之间的数据转换是比较常用的方法，而且比较容易实现。

虽然IGES作为一种常用的数据交换形式已经得到大部分人的认可，但是也存在一些问题，对于一些PRO／E生成的简单模型利用IGES格式可以很方便的导人到ANSYS中去，并且不会发生丢失线、面的失真现象，但是对于一些复杂的模型，利用这种格式导入后就容易丢失线、面而出现失真现象，继而影响分析结果。

铆钉在航空航天结构中的优化设计与分析导言铆钉作为一种常用的连接件，在航空航天结构中发挥着关键作用。

它承载着连接部件间的静态和动态载荷，并能够满足航空航天结构的要求。

本文将对铆钉在航空航天结构中的优化设计与分析进行探讨，以提高航空器的结构强度和安全性。

一、铆钉的基本原理铆钉是由铆钉本身和铆孔两部分组成的。

铆钉由杆身和头部构成，杆身一般为圆柱形，头部则呈现出不同的形状，如半圆形、扁圆形等。

铆孔是用钻头钻出的，其形状与铆钉的形状相匹配。

当铆钉插入铆孔中后，通过撞击铆钉的顶部，使铆钉的尾部扩张，填满铆孔。

这样，铆钉就与连接的两个部件固定在一起了。

二、铆钉的材料选择在航空航天结构中，对铆钉材料的选择非常重要。

常见的铆钉材料有铝合金、钛合金、不锈钢等。

1. 铝合金铝合金是航空航天领域中最常用的材料之一，因其重量轻、强度高、耐腐蚀等优点而被广泛应用。

在选择铝合金铆钉时，还需要考虑航空器的使用环境，如温度、湿度等因素。

2. 钛合金钛合金的强度和刚性特性使其成为航空航天结构中理想的材料选择。

铆钉使用钛合金能够提高航空器的应力分布，减少结构的质量，提高航空器的性能。

3. 不锈钢不锈钢具有良好的耐腐蚀性和机械性能，能够满足航空航天结构对于耐腐蚀和强度的要求。

不锈钢铆钉在一些特殊环境下的使用更为合适。

三、铆钉的优化设计为了保证航空航天结构的强度和安全性，铆钉的优化设计是必不可少的。

1. 尺寸设计铆钉的杆身长度和直径需要根据连接部件的厚度和尺寸进行设计，以确保连接部件之间的力学性能。

尺寸设计时还需要考虑到航空器的结构设计和重量限制等因素。

2. 头部设计铆钉的头部设计需要考虑与之连接的零件的形状和要求。

头部的形状可以选择平头、半圆头、圆头等。

合适的头部设计可以增加连接的稳定性和可靠性。

3. 组装方式铆钉的组装方式也需要进行优化设计。

航空航天结构中常见的组装方式有单面铆钉和双面铆钉。

单面铆钉适用于单边操作，而双面铆钉适用于双边操作。

铆接变形的有限元分析冯晓旻;谢兰生【摘要】铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位,而铆接造成铆钉和铆接件的变形会严重影响产品的装配性能和使用寿命.论述了用有限元分析法模拟单个铆钉压铆的动态过程,研究了铆钉和铆接件在压铆过程中的受力和变形情况.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2009(038)002【总页数】3页(P62-63,80)【关键词】压铆;铆接变形;有限元分析【作者】冯晓旻;谢兰生【作者单位】南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】工业技术·机械制造与研究冯晓曼，等铆接变形的有限元分析铆接变形的有限元分析冯晓晏．谢兰生（南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016 ）摘要：铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位，而铆接造成铆钉和铆接件的变形会严重影响产品的装配性能和使用寿命。

论述了用有限元分析法模拟单个铆钉压铆的动态过程，研究了铆钉和铆接件在压铆过程中的受力和变形情况。

关键词：压铆；铆接变形；有限元分析中图分类号： T131.1文献标识码：B文章编号：1671-5276( 2009)02-0062-02 RivetDeformationandFiniteElementAnalysis FENG Xiao-min,XIELan-shen ( Collegeof MechanicalandElectrical Engineering, NanjingUniversityof Aeronautics andAstronautics,Nanjing210016,China) Abstract:The riwting technologyoccupiesanimportantplace in airplanemanufacturingandiswidely appliedto it.However,therivet effects quality andperformanceof the assembly.This article analyesfiniteelementanddoesresearchonthedeformationof rivet. Key words:pressureriveting;rwet deformation;finiteelementanalysis 0 引言铆接是一种不可拆卸的连接形式。

铆钉的原理铆钉是一种常见的连接件，它通过变形来连接两个或多个工件，通常用于需要承受较大拉力或剪力的场合。

铆钉的原理是利用变形后的扁平头和尾部形成的扩张来固定工件，下面我们来详细了解一下铆钉的原理。

首先，铆钉的结构是由头部、薄颈、尾部和扩张部分组成。

头部是用来锤击的部分，薄颈是连接头部和尾部的狭窄部分，尾部是用来形成扩张的部分。

在使用铆钉时，头部会受到锤击力，通过薄颈的传导作用，使得尾部产生扩张，从而固定工件。

其次，铆钉的原理是利用材料的塑性变形来实现连接。

当头部受到锤击力时，会产生局部的挤压，使得材料产生塑性变形。

随着锤击力的增大，薄颈和尾部也会产生塑性变形，最终形成了一个固定的连接点。

这种连接方式不仅可以承受较大的拉力和剪力，而且不易松动，具有较好的可靠性。

再者，铆钉的原理还涉及到材料的选择和加工工艺。

通常情况下，铆钉的材料选择应该与被连接的工件相适应，以保证连接的牢固性。

同时，在铆钉的加工工艺中，需要控制好头部的形状和尾部的长度，以确保在使用过程中能够产生合适的扩张力，从而实现良好的连接效果。

最后，铆钉的原理在实际工程中有着广泛的应用。

无论是在航空航天、汽车制造、建筑工程还是家具制造等领域，铆钉都扮演着重要的连接角色。

它不仅可以连接金属工件，还可以连接塑料、橡胶等材料，具有较强的通用性和适用性。

总结一下，铆钉的原理是利用变形后的扁平头和尾部形成的扩张来固定工件，通过材料的塑性变形来实现连接，需要注意材料的选择和加工工艺，并且在实际工程中有着广泛的应用。

铆钉的原理虽然看似简单，但却是连接技术中不可或缺的重要环节，对于提高工件的连接强度和可靠性有着重要的意义。

无头铆钉干涉配合铆接干涉量建模与仿真分析050111卓越班张利侯国义唐磊周少艺【摘要】：干涉量铆接是指通过铆接工艺过程，使整个夹层厚度内的钉孔获得均匀干涉量的铆接方法。

而干涉量的大小对于被铆工件的疲劳寿命有很大的影响，干涉量过大或过小都是不利的。

本文主要通过运用有限元分析软件ABAQUS进行无头铆钉干涉配合压铆铆接建模与仿真，分析了在一定铆后高度下纵向多点的绝对干涉量和相对干涉量，并对干涉量分布进行了分析。

关键词：干涉配合，有限元，abaqus，铆接以碳纤维增强型复合材料为代表的复合材料具有高比强度、高比刚度以及良好的抗疲劳性等优点，已在航空航天等领域得到广泛应用。

同时，由于铝合金具有强度高、加工性好、技术成熟等特点，传统铝合金结构在航空产品中仍然大量使用，因此出现了大量的CFRP／AI复合构件。

另外在飞机结构中CFRP／Al结构大量以薄壁件的形式出现，其连接方式主要为铆接，因此铆接质量关系到飞机的疲劳寿命和安全性能。

而影响铆接质量的因素有很多，如干涉量、铆接力等。

其中干涉量至关重要，干涉量不仅影响工件的疲劳寿命，而且对铆接件孔周残余应力也有影响(适当的残余应力可提高疲劳寿命)。

然而，目前在飞机制造过程中，干涉量的计算往往根据经验公式或实验方法来得到。

使用经验公式所计算的干涉量误差较大，而且对铆接后铆钉的尺寸不能提前预判；实验方法成本昂贵，耗费时间。

与铆枪多次锤击相比，压铆用静压力镦粗钉杆形成镦头，铆接质量稳定，易于保证连接表面质量，工件变形较小，提高了劳动生产率，但形成的干涉量由于实验条件和具体的试验规程限制，且实验的方法费时费力，作为学生的我们无法通过实验的方法得到干涉量，对于学生学习认知的帮助不大，综上考虑，本小组决定采用有限元模拟的方法对一定压铆力作用下孔的干涉量进行研究。

1)有限元模型的建立过程为计算一定压铆力前提下孔的干涉量大小，本文采用有限元分析软件ABAQUS对压铆过程进行仿真分析，观察压铆完成后干涉量随圆周的变化，进而得出压铆干涉量的相对量和绝对量，并计算其平均值。

铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究铆钉铆接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各个领域的制造工艺中。

为了提高铆接质量和效率，研究人员开始运用数值模拟与优化方法来探究铆钉铆接的相关问题。

本文将就铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究展开讨论。

首先，我们需要了解数值模拟在铆钉铆接研究中的作用。

数值模拟是利用计算机来模拟真实物理过程的数学方法。

通过建立适当的数学模型和数值算法，我们可以有效地模拟铆钉铆接的整个过程，包括材料变形、热传导和应力分布等。

这样一来，我们就能够预测铆钉铆接时的各种物理参数，并通过优化方法来改进铆接工艺。

在铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究中，最常用的数学模型是有限元模型。

有限元模型是一种将复杂的结构分割为若干个简单几何单元，通过解析各个单元上的方程来求解整体问题的方法。

在铆钉铆接过程中，可以将铆接板和钉子分别划分为多个有限元单元，然后通过求解每个单元上的应力、应变和变形方程，得到整体的应力分布和变形情况。

数值模拟的一个重要应用是预测和优化铆接过程中的缺陷和问题。

例如，在实际铆接中，常常会出现钉子弯曲、材料变形和孔洞等问题。

通过数值模拟，我们可以预测这些问题的出现位置和程度，并相应地进行优化设计。

例如，在钉子弯曲问题中，可以通过调整材料的性能和几何形状来减小钉子的弯曲程度。

这样一来，可以实现更加稳定和可靠的铆接质量。

此外，数值模拟还可以帮助研究人员优化铆钉铆接的工艺参数。

铆钉铆接的质量和效率很大程度上取决于工艺参数的选择，例如钉子的直径、长度、铆接力和时间等。

通过数值模拟，我们可以评估不同工艺参数对铆钉铆接的影响，然后通过优化算法来选择最佳参数组合。

这样一来，可以大大提高铆接的效率，并减少生产成本。

在铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究中，还需要考虑材料的力学特性。

铆接板和钉子都是各不同的材料，其力学特性可能存在差异。

通过数值模拟，我们可以预测不同材料的应力分布和变形情况，进而评估铆接接头的强度和稳定性。

2019.11科学技术创新 -37-基于有限元的螺钉强度分析技术研究李繁范利洪李兮普（洛阳电光设备研究所，河南洛阳471003）摘要：一般螺纹联接都具有自锁性，但在变载、冲击或振动作用下，以及工作温度变化较大时可能松动，导致预紧力下降。

为 了保证螺钉联接的安全可靠，必须对其强度进行深入分析，利用材料力学基本原理，可以解决随机振动条件下螺钉的强度计算问 题。

关键词：螺钉；强度分析;组合应力中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:2096-4390（ 2019） 11-0037-021概述螺钉联接结构简单,拆装方便,是一种应用非常广泛的可拆 联接。

对单个螺钉而言,当受力形式为轴向载荷时,其主要破坏 形式为螺杆螺纹部分发生断裂，因而其计算准则是保证螺钉的 静强度。

螺纹联接的使用实践及防松性能试验，疲劳强度试验 证明：松动失效是承受交变载荷的螺纹联接的主要失效形式之~* O 2 一般螺钉强度计算2.1横向工作载荷当螺钉受横向工作载荷，螺钉与通孔之间留有间隙，工作 时，若联接面内的摩擦力矩足够大,则被联接件之间不会发生相 对滑动。

若预紧力不足，螺钉易松动脱落甚至断裂。

预紧力作用 下，螺钉组在联接结合面处产生的摩擦力：F,= ”辺 2CF 1 Kd 式中:n ——螺钉数量;m ——结合面数;f —连接面摩擦系 数，钢-钢无润滑状态，摩擦系数为0.15~0.2;T ——螺钉拧紧力 矩N.m;K —螺纹拧紧系数；d ——螺钉公称直径m;C ——可 靠性系数,通常取1.1~1.3;F ——横向工作载荷N 。

当7- >CF,螺钉组预紧力在联接结合面处产生的摩擦力完 全能够克服横向载荷，螺钉不受横向载荷作用，仅受预紧力作 用。

横向载荷F 根据激励最大加速度、螺钉紧固部件质量进行 初步估算,在得知横向工作载荷F 后，根据上式评估螺钉强度。

2.2轴向工作载荷螺钉规格设计步骤如下：a. 根据载荷状态和具体结构计算出单个螺钉工作载荷F E o b. 根据工作要求选取K,螺钉相对刚性系数。