轴向荷载作用下小规格拉铆钉和普通螺栓疲劳性能对比研究

摘要

拉铆钉因其良好的防松动、抗疲劳和防腐性能以及较强的环境适应性等特点而被广泛应用于航空航天、轨道交通、桥梁建筑等领域。为解决光伏支架中螺栓连接易发生疲劳的问题，现研究一种国产新型拉铆钉的轴向疲劳性能，用以代替普通螺栓连接进而提高光伏支架的疲劳寿命。对LMY8和LMY10小规格拉铆钉及同规格的普通螺栓进行了轴向荷载作用下的静力试验和疲劳试验，并利用ABAQUS软件进行了拉铆钉铆接过程的模拟，利用FE-Safe软件对拉铆钉疲劳寿命进行了模拟。研究结果表明：在同样条件下，铆钉的疲劳性能优于普通螺栓的疲劳性能；拉铆钉在轴向荷载作用下的疲劳断口位于套环和锁紧环槽啮合的第一圈螺纹处，此处应力集中是拉铆钉发生疲劳失效的主要原因；拉铆钉的疲劳寿命会随着最小荷载的增大而提高，随最大荷载的增大而降低；由疲劳云图可知，拉铆钉在承受轴向循环荷载作用时，铆钉头部下方R角过渡处也会产生较大的应力，此区域也是易发生疲劳失效的部位。

关键词

小规格拉铆钉 / 普通螺栓 / 轴向荷载 / 疲劳寿命 / 铆接过程 / 应力集中

基金资助

陕西省自然科学基础研究计划面上项目（2022JM-308）; 陕西省教育厅服务地方专项科研计划项目（21JC019）; 中国中车集团有限公司重点项目（2020CKB055）