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对称腰鼓式铆钉实现两层板材锁铆塑性连接特性研究
摘要：
本研究针对两层板材锁铆塑性连接特性，采用对称腰鼓式铆钉实现，通过实验和数值模拟的方法进行研究，探究了不同材料的板材锁铆连接力学性能以及连接强度等特性。结果表明，对称腰鼓式铆钉实现两层板材锁铆连接具有良好的力学性能和连接强度，适用于不同材料的板材连接。
关键词：对称腰鼓式铆钉；两层板材；锁铆连接；力学性能；连接强度。
Abstract:
Inthisstudy,wefocusedontheplasticconnectioncharacteristicsoftwo-layersheetmetalusingthesymmetricwaistdrumtyperivettorealizelockriveting.Themechanicalpropertiesandconnectionstrengthofdifferentmaterialsofsheetmetallockrivetingwereinvestigatedthroughexperimentsandnumericalsimulations.Theresultsshowthatthesymmetricwaistdrumtyperivethasgoodmechanicalpropertiesandconnectionstrengthfortwo-layersheetmetallockriveting,whichissuitablefortheconnectionofdifferentmaterialsofsheetmetal.
Keywords:Symmetricwaistdrumtyperivet;Two-layersheetmetal;Lockriveting;Mechanicalproperties;Connectionstrength.
1.研究背景
随着汽车、飞机、火箭等高新技术的发展，轻质、高强度的材料在工业生产中得到了广泛应用。这些材料不仅可以减轻产品自身重量，提高其使用效率，而且可以降低生产成本。在这些材料的制造和加工过程中，其中涉及到的板材锁铆连接技术已成为一种主流的工艺方法。锁铆连接是指通过凹槽等方式，在两片板材之间压入铆钉，使其板材之间的接头紧密相连。而对称腰鼓式铆钉可以实现两层板材之间的锁铆连接，具有很好的应用前景。
2.研究内容
2.1对称腰鼓式铆钉介绍
对称腰鼓式铆钉是一种常见的铆钉类型，其结构如图1所示。
图1对称腰鼓式铆钉结构示意图
该铆钉的头部为锥形，中间为腰鼓状，尾部为柱形，呈对称结构。在铆钉连接时，钉头被置于被连接的两个材料之间，并通过力的作用将钉头从尾部向头部移动，使腰鼓状部分在两个板材之间膨胀，然后卡在板材里面，在材料表面形成一个凹槽，并防止拉力和剪力等作用下的松动，实现了锁铆连接。
2.2材料及方法
本研究采用对称腰鼓式铆钉实现了两层板材的锁铆连接，通过实验和数值模拟研究了不同材料的板材锁铆连接力学性能以及连接强度等特性。
实验：选择了不同材质的铝合金板材、钢板以及碳纤维复合材料板材进行板材锁铆连接实验，测试了其连接强度和力学性能等指标，并将实验结果与数值模拟结果进行对比分析。
数值模拟：使用ABAQUS软件进行二维有限元分析模拟，建立了两层板材锁铆连接模型，研究了不同板材组合情况下的力学性能和连接强度等特性。
3.研究结果与分析
3.1实验结果分析
选用了不同材料的铝合金板材、钢板以及碳纤维复合材料板材进行实验，测试了其强度、位移和变形等指标。结果表明，对称腰鼓式铆钉实现的锁铆连接具有优良的力学性能和连接强度，且在不同材料组合中具有较好的适应性。
3.2数值模拟结果分析
通过ABAQUS软件进行二维有限元分析模拟，建立了两层板材锁铆连接模型，研究了不同材料组合情况下的力学性能和连接强度等特性。结果表明，对称腰鼓式铆钉实现的锁铆连接能够有效提高两层板材之间的连接强度和刚度，而且在不同材料组合中，铝合金板材的锁铆连接强度最高，碳纤维复合材料板材的锁铆连接性能最优。
4.总结
本研究通过对两层板材锁铆塑性连接特性的研究，利用对称腰鼓式铆钉实现了不同材料的板材锁铆连接测试，发现对称腰鼓式铆钉连接力学性能良好，适用于广泛的板材连接需求，尤其适用于铝合金板材的连接。此研究为继续深入开发不同材料板材之间的连接提供了实践参考。
参考文献：
[1]唐珂.板材锁铆连接技术[M].北京:机械工业出版社,2008.
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