飞机蒙皮锤铆过程有限元仿真开题报告-参考(1)
毕业设计（论文）开题报告
题 目：飞机蒙皮锤铆过程有限元仿真
填表日期 2020 年 3 月 13 日
一、选题的依据及意义
铆接连接具有其他连接方式所不可替代的优点，是飞机结构中大量使用的连接 方
式（1）。铆接方式通常分为压铆和气动锤铆，压铆通过给铆钉施加较大的压铆力，使其
在钉杆末端形成墩头，一次成型，通常在压铆机上完成。气动锤铆通过铆接工手持铆
枪冲击铆钉，多次击打后形成墩头。
对于铆接的成型原理以及工艺参数，国内外学者做了大量的研究，常用的研究方
法有理论方法和有限元仿真方法。考虑到铆接仿真模型的成本和精度，对不同的建模
方式进行了对比研究。采用理论分析和数值分析相结合的方式，分析了铆接过程中金
属流动和受力情况。用有限元软件模拟单个铆钉成形过程，研究了铆接过程中的受力
与变形。对铆枪的运动学进行了分析，对活塞进行了仿真，并计算冲锤速度，同时分
析了铆锤、铆钉、顶铁之间的接触力。对铆接的弹性变形、塑性变形和弹性回弹这三
个阶段建立数学模型，并使用有限元分析软件 ABAQUS 模拟铆接过程。铆接干涉量是评
价铆接质量的关键指标之一 。相关文献研究了铆接干涉量影响因素，给出了干涉量的
控制方法以及铆接墩头基本尺寸的预测方法，并进行了实验验证。设计了气动锤铆试
验台，研究了输人气压和铆接时间对铆接质量的影响。2017 年文献[1]利用有限元方法
开展了单个铆钉在铆接干涉配合中的动态过程的数值模拟，给出了铆接干涉量与连接
质量和疲劳寿命的关系。2018 年文献[2]建立了单一应变率和应变率差异的有限元仿真
模型，研究了压铆过程中干涉量的分布情况。
综上，目前的研究多集中于压铆成型过程的仿真建模以及干涉量的控制方法，针
对气动锤铆过程仿真建模的研究较少，气动锤铆是一个高速冲击的过程，在建模时需
考虑铆钉在高速冲击下的材料属性，因此，采用有限元方法建立气动锤铆模型，并在
模型中考虑铆钉在高速冲击载荷作用下的应力-应变关系，最后搭建试验台对模型进行
验证。
二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）
为了研究锤铆的相关技术，下面先针对不同的铆接技术和设备进行国内外综述，
讨论现有铆接技术和设备的发展现状。
2.1、 人工气动锤铆
在我国，车间工人使用气动铆枪进行人工锤铆的连接方式，在飞机制造过程铆接
作业中大量存在，且占有相当大的比例。不论是锤铆工艺参数的控制，还是气动铆枪
的减震和隔震方法，亦或者工人由振动引起的职业病的防护等研究比较落后，工人们
全凭经验进行铆接工作，且工作在一恶劣环境中。
在国外的相关研究中，Bloxsom 和 Kadam 等建立了气动冲击工具的数学模型，并
进行了锤铆过程的动力学分析[3,4]。Chenrng 等人基于人机工程学理论，研究了铆枪的
减震结构并进行了优化设计[5]。Timothy 等人对人工施铆过程中的活塞和工件进行了
分析，并建立了三自由度模型，通过实验和仿真的方法分析了锤铆过程中铆枪和工件
等的振动特性[6]。Wang 等人统计分析了人工锤铆的质量，并利用神经网络技术建立了
在线铆接质量检测系统[7]，可有效地代替人工对铆接质量的检查。Babitsky 等人研究
了气动冲击工具的冲击特性，且对气动冲击工具的振动特性和减震方法进行了研究，
并提出了一些减震隔震的方法。
2.2、 电磁铆接技术
电磁铆接是一种新型的铆接技术，其主要优点有，铆接工艺参数可精确控制，容
摘要：
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毕业设计（论文）开题报告题目：飞机蒙皮锤铆过程有限元仿真填表日期2020年3月13日一、选题的依据及意义铆接连接具有其他连接方式所不可替代的优点，是飞机结构中大量使用的连接方式（1）。铆接方式通常分为压铆和气动锤铆，压铆通过给铆钉施加较大的压铆力，使其在钉杆末端形成墩头，一次成型，通常在压铆机上完成。气动锤铆通过铆接工手持铆枪冲击铆钉，多次击打后形成墩头。对于铆接的成型原理以及工艺参数，国内外学者做了大量的研究，常用的研究方法有理论方法和有限元仿真方法。考虑到铆接仿真模型的成本和精度，对不同的建模方式进行了对比研究。采用理论分析和数值分析相结合的方式，分析了铆接过程中金属流动和受力情况。用有限...
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作者：闻远设计
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时间：2023-07-15
