连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响分析沉头铆钉( 二 ) _厚度

三种型号的铆钉在低载荷下的拉伸载荷基本相同。载荷增加后，由于1.5mm板沉孔刚度较低、变形较大，铆钉轴线明显倾斜(见图5、图6)，导致沉孔铆钉受拉严重，拉伸载荷明显高于其他型号。
图7铆钉剪切载荷分析结果
图8铆钉拉伸载荷分析结果
铆钉强度分析
根据有限元分析的结果，铆钉不仅受剪而且受拉，因此有必要进行拉剪复合强度分析。拉剪复合的相关方程为:
(1)
安全裕度m.s .的公式为:
(2)
(3)
(4)
式中:FT为钉子的拉伸荷载；[FT]为钉子的容许拉伸载荷；FS是钉子剪切载荷；[FS]是钉子的容许剪切载荷。
分析了拉剪复合公式。图9显示了当拉剪复合裕度为0时RS和RT之间的对应关系。可以看出，随着铆钉拉伸载荷的增加，相应的极限剪切载荷会降低，即铆钉被拉后，铆钉搭接结构的承载能力会降低。
图9 RS-RT图
平头铆钉的许用拉伸载荷为2449N，沉头铆钉为1837N [6] 。两者的容许剪切载荷均为4805N 。
根据图7和图8，结合拉剪复合的计算公式，可以得到拉剪复合余量与载荷系数的对应关系，如图10所示。可以看出，当埋头铆钉(1.5mm板厚)的拉剪复合裕度为0时，对应的载荷系数约为0.932；
当埋头铆钉(2.0毫米板厚)的拉剪复合裕度为0时，载荷因子约为0.951 。当头部铆钉(1.5毫米厚)的拉剪复合裕度为0时，载荷因子约为0.997 。可以看出，连接板的厚度对沉头铆钉的连接强度有明显的影响，而对平锥铆钉没有影响。
根据试验结果，沉头铆钉断裂试验载荷为设计载荷的93.5%，强度分析结果约为93.2% 。理论结果与实验结果吻合较好，表明理论分析可用于下一步研究。
连接板厚度影响分析
根据以上分析，沉头铆钉的连接强度明显受连接板厚度的影响，故采用上述有限元法和强度计算分析其影响程度。在分析过程中，采用了几种典型的连接板厚度进行研究，拟合得到了连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响曲线，如图11所示。在图11中，强度影响系数δ为:
(5)
式中:FD为设计失效载荷；FR是有限元分析的失效载荷。
图10拉剪复合裕度和载荷因子之间的关系
图11连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响趋势图
可以看出，板材厚度对连接强度的影响不是线性的，板材越薄，影响越严重。
结论
以上分析结果表明，铆钉同时承受剪力和拉力，降低了铆钉的连接强度。特别是对于安装在薄蒙皮上的沉头铆钉，铆钉孔被沉头孔大大削弱，铆钉孔受力时变形很大。
较大的变形使铆钉轴线倾斜，导致更严重的拉伸，从而显著影响其连接强度。随着板厚的减小，这种影响会更加严重。
而连接板的厚度对平锥铆钉的连接强度没有明显的影响。因此，在薄板上安装沉头铆钉时，为了保证结构的安全使用，应考虑拉力对铆钉连接强度的影响。

连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响分析 沉头铆钉( 二 )

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