自动铆接中的拟实体变形分析与测量

论文摘要

飞机制造过程中，装配连接质量直接影响飞机的结构抗疲劳性能与可靠性。当前自动铆接技术广泛应用于大型飞机的机翼壁板、机身壁板、翼肋的铆接。自动铆接技术是当今世界机械连接的先进技术之一，它改变了传统的铆接技术，使得装配周期缩短，铆接成本降低，大大提高飞机铆接质量和铆接密封性。薄壁结构件多用于飞机结构，由于强迫装配和连接力作用极易导致在装配过程产生装配装配残余应力以及变形误差，对飞机的精准装配和装配寿命产生严重的威胁。论文调查了当前国内外铆接技术的发展情况，分析了自动钻铆系统以及自动钻铆的工艺过程；着重分析了铆接过程产生变形的原因，研究了铆接过程中变形的位移、应力应变、压铆的力和功等的计算方法。使用ANSYS10.0软件对铆接过程中铆钉和铆接件的变形情况进行了有限元分析。根据有限元软件的分析，得出了在铆接变形过程中的铆钉和铆接件的具体变形情况，得出了铆钉和铆接件压铆后的应力应变分布情况，并使用软件分析计算得出了牌号为2A10直径为5mm的铝合金铆钉变形的精确压铆力为23148N。结合航空工业的检测标准，研发设计了测量器具。把测量器具分为尺身、尺框以及高度和深度尺三部分进行具体设计；利用PRO/E软件建立了零件的三维模型并对零件进行组装等；使用VB6.0语言编制了测量系统软件等。论文的主要工作集中在对铆接变形的分析、对铆接变形的有限元仿真、设计测量器具、开发测量系统软件等四个方面上。其中铆接变形的分析、计算及其仿真，对提高铆接质量有所帮助；所设计的铆接变形的测量器具和测量系统对变形的测量与控制具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究思路
• 第2章 铆接工艺及其变形分析
• 2.1 铆接技术
• 2.2 自动钻铆
• 2.2.1 自动钻铆概念及其特点
• 2.2.2 自动钻铆工艺过程
• 2.4 铆接变形
• 2.4.1 铆接变形的产生及其原因
• 2.4.2 常用的预防和降低铆接变形的方法
• 2.4.3 铆接变形的排除措施
• 2.5 小结
• 第3章 铆钉压铆过程中变形计算方法
• 3.1 计算模型的建立
• 3.2 铆钉镦头形成的计算
• 3.2.1 铆钉镦头开始形成时刻的计算
• 3.2.2 铆钉镦粗过程中位移和形状的计算
• 3.2.3 变形分量函数的确定、组成和解
• 3.3 铆钉镦头变形和连接件孔中的铆钉杆变形关系
• 3.4 铆钉和连接件形状和位移的计算
• 3.5 铆钉的镦粗力和功
• 3.6 小结
• 第4章 压铆的ANSYS变形仿真
• 4.1 ANSYS10.0软件简介
• 4.1.1 ANSYS简介
• 4.1.2 ANSYS软件的分析过程
• 4.2 非线性和接触分析
• 4.2.1 非线性分析
• 4.2.2 接触问题分析
• 4.3 铆钉的受力分析
• 4.4 模型建立
• 4.4.1 几何模型建立
• 4.4.2 材料模型建立
• 4.5 压铆仿真
• 4.5.1 摩擦问题和定义接触
• 4.5.2 定义边界条件
• 4.5.3 网格划分
• 4.5.4 仿真及后处理
• 4.6 小结
• 第5章 变形测量系统的设计
• 5.1 测量系统的总体构成
• 5.1.1 测量系统的构成
• 5.1.2 测量系统的工作原理
• 5.2 测量器具的设计
• 5.2.1 基于PRO/E的测量器具的总体设计
• 5.2.2 尺身的设计
• 5.2.3 尺框的设计
• 5.2.4 深度和高度尺的设计
• 5.3 位移传感器的选择
• 5.4 数据采集
• 5.4.1 数据采集卡的选用
• 5.4.2 测量系统数据采集
• 5.5 测量系统软件设计
• 5.5.1 Visual Basic6.0软件简介
• 5.5.2 系统软件设计
• 5.6 小结
• 第6章 结论和研究展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研工作
• 致谢