飞机工业中铆接实践现状用及新铆接静力失效研究
飞机工业中铆接实践现状用及新铆接静力失效
研究
摘要：铆接是目前飞机上应用最为广泛、影响其可靠性和强度的关键问题。本文对当前的
铆接实践和新的铆接静力失效研究进行回顾，以期对产生缺陷的潜在机制有透彻的了解。本文
回顾了传统铆接静强度的现状，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，回顾了处理静态失效的最新解决方案。此外，还
讨论了铆接技术的新发展，包括不同材料的使用和铆接工艺，并展望了工业铆接的研究和应用
前景。
关键词 ：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 understanding 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 riveted 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 prospected.
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、形状和尺寸的结构组成。与连接过程相关的部分包
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。目前，铆接仍然
是主要的连接方式。在某些应用场景中，可以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
种方法的特点和局限性，在此基础上，详细介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，对未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结构的影响因素上，包
括铆接混合接头和电磁铆接结构。图 1所示为铆接结构静强度影响因素之间的复杂关系。目前
的研究主要集中在挤压力对铆钉安装后残余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
逐渐增大，接头刚度逐渐变小，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，孔周残余应力越大，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 铆接结构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。研究结果表明，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。
此外，还需要研究其他影响因素，如表面接触。目前，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 目前铆接结构静力失效解决办法
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结构静力破坏预测方法。
使用环境是研究铆接接头外部试验失效模式因素。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]认为，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过程中的指导标准。
为预测铆接接头失效，提出了接头的静强度表征技术，特别是基于工程实际应用的半解析预测
方法[4].在这些半解析模型中，残余应力、制造变量等设计参数起主导作用，应综合考虑，并
通过试验获得各种经验。如：（1）铆钉固定时孔膨胀引起的板材残余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
模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，无法满足强度要求，因此混合接头成为新型结构连接。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。此外，他们得出结论，相对较
薄的结构倾向于使用混合接头连接，特别是在修复工作中。
虽然已引入了半分析预测模型等预测技术，但目前仍存在一定的局限性，总结如下：（1）目
前的研究仅限于挤压力对铆钉安装后残余应力/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入。
3 新型铆接静强度研究
3.1 新结构
新结构指的是混合接头，如粘接铆接接头（如图 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、更高的强度、更高的刚度及更好的抗剥离和抗冲击性能[11].铆接接头的
破坏过程呈非线性，只有在达到最大载荷后才会发生破坏。粘接的承载能力高于铆接，与载荷
呈线性关系，粘接接头在达到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，在达到最大承载能力后不会直接失效，因此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。此外，在飞机结构维修中，混合连
接比粘接连接更有效。类似的结论也可以在其他文献中找到[10].
目前，混合接头的应用仅限于飞机结构维修，在飞机装配和制造中的应用并不多[11,12].此外，
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，特别是低压便携式电
磁铆接机发展迅速，应用广泛[3].
摘要：
展开>>
收起<<
飞机工业中铆接实践现状用及新铆接静力失效研究 摘要：铆接是目前飞机上应用最为广泛、影响其可靠性和强度的关键问题。本文对当前的铆接实践和新的铆接静力失效研究进行回顾，以期对产生缺陷的潜在机制有透彻的了解。本文回顾了传统铆接静强度的现状，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，回顾了处理静态失效的最新解决方案。此外，还讨论了铆接技术的新发展，包括不同材料的使用和铆接工艺，并展望了工业铆接的研究和应用前景。 关键词：铆接；静力失效；工艺参数；Abstract:Rivetingisthemostwidelyusedinaircraft,whic...
相关推荐
-
甘蔗自动去皮机设计--开题报告
2023-06-18 850 -
AUTOCAD壳体多轴钻孔加工夹具设计开题报告
2023-06-24 406 -
基于PLC控制的水塔水位控制系统设计开题报告
2023-08-10 442 -
落叶清扫机-开题报告
2023-08-16 270 -
往复式自动提升机 任务书
2023-08-20 382 -
1_毕业设计开题报告-旅游观光汽车底盘设计
2024-02-16 221 -
落叶清扫压缩机结构设计-道路清扫机-压缩机-树叶回收设备
2024-08-16 172 -
机械毕业设计资料-开题报告仿生四足机器人
2024-08-27 187 -
物流搬运机器人-实习周日志
2024-08-27 137 -
开题报告-钢管切割机构设计
2024-12-03 129
作者：闻远设计
分类：其它行业资料
价格：免费
属性：4 页
大小：21.49KB
格式：DOCX
时间：2023-07-15
