铆钉裂纹对自冲铆接力学性能影响的仿真与试验研究

摘要

通过有限元模型模拟了自冲铆接在连接高强度钢时产生的铆钉裂纹，并系统研究了铆钉的裂纹深度、位置和数量对钢-铝自冲铆接接头力学性能的影响。首先使用LS-DYNA软件建立了2D轴对称仿真模型来模拟自冲铆接工艺过程，并通过对比试验和仿真的接头剖面验证了仿真模型的准确性。然后采用一种2D-3D有限元模型生成方法建立了模拟接头力学特性的3D仿真接头模型，并使用LS-OPT软件对铆钉断裂参数进行了标定。所建立的接头模型能够准确地模拟自冲铆接接头的力学特性。参数研究的结果表明：接头的力学性能随着裂纹深度的增大而下降，且随着外部裂纹位置的向下移动而逐渐增强，但内部裂纹的影响不大；当铆钉存在多个裂纹时，接头力学性能取决于最弱的裂纹，与裂纹数量无关。

关键词

自冲铆接 / 裂纹 / 仿真模型 / 力学性能

基金资助

国家自然科学基金(52172357,U20A20285); 广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2024KY1097)