电磁铆接接头疲劳寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种电磁铆接接头疲劳寿命预测方法，用于解决现有获取电磁铆接接头疲劳寿命采用试验方法造成的成本高、耗时长的技术问题。技术方案是使用有限元模型进行动态模拟。该有限元模型包括用来表示铆钉和被铆接的金属夹层的多个实体单元。铆钉在受外力作用的铆模的冲击作用下成型，期间铆钉挤压夹层孔使其同步实现弹塑性变形。该方法将有限元计算得到的带残余应力应变的铆接结构作为疲劳寿命分析模型的输入。将有限元结果导入疲劳分析软件中，建立疲劳寿命分析模型并进行疲劳性能的评估，从而预测电磁铆接结构的疲劳寿命，降低了成本、缩短了耗时。

主权项

一种电磁铆接接头疲劳寿命预测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，在ABAQUS平台上建立电磁铆接结构有限元模型，铆接结构具有XOY和YOZ两个对称面；按照镦头模(1)、钉头模(2)、铆钉(3)和夹层(4)的实际尺寸建立几何模型；划分网格形成单元和节点以得到有限元模型，铆钉(3)、夹层(4)的单元数分别为3055、2220，给各单元赋予相应的材料属性；在整个装配体上建立General contact接触，摩擦系数取为0.05；建立Explicit动态显式分析步，分析步时间为800μs；在XOY和YOZ面上分别施加关于XOY和YOZ面的对称约束，并约束镦头模(1)和钉头模(2)沿X向、Z向的位移及所有转动自由度；镦头模(1)和钉头模(2)上分别施加‑Y和+Y向铆接力F_铆接，其与时间t的关系如下：其中：F_max是铆枪输出的最大铆接力；t₀是铆枪作用时间，取t₀＝315μs；建立分析任务并提交，计算结束后得到带残余应力应变的电磁铆接结构；第二步，在MSC.Fatigue软件中建立基于有限元计算结果的疲劳寿命分析模型，实现对带残余应力应变的电磁铆接结构的疲劳性能的评估；将第一步得到的带残余应力应变的夹层结构导入到MSC.Fatigue软件，建立疲劳寿命分析模型；在夹层(4)上施加X方向的疲劳载荷；设置疲劳分析类型为Initiation，输入夹层材料参数：疲劳强度系数σ_f′＝1564MPa，疲劳强度指数b＝‑0.07，疲劳塑性系数ε_f′＝2.69，疲劳塑性指数c＝‑0.96；创建疲劳分析任务并提交计算，得到电磁铆接接头的疲劳寿命。