复合型连接件的可靠性分析.pdf

第8期
杌槭设计与制造
2012年8月
Machinery Design Manufacture
231
文章编号:1001-3997(2012)08-0231-03
复合型连接件的可靠性分析
郎达学苏华陈国定
(西北工业大学机电学院,西安710072
Reliability Analysis of a Composite Joint
LANG Da-xue, SU Hua, CHEN Guo-ding
Department of Mechatronics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China)
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【摘要】运用弹塑性有限元方法对含胶接和铆销连接的多材料复合型连接杆组进行应力分析比3
较了米用不同连接情况和胶粘材料时复合杆组的承栽能力,并确定了复合杆组可靠度计算准则。采用
Monte Carlo法分析在轴向拉力作用下复合型连接杆銀的可靠性,并分析了杆组中各結构几何足す、材
料力学属性等对复合杆组可靠度影响的灵敏度。结果表明,采用铆销与胶接的复合连接方式可提高杆
组的承栽能力和可靠度,并可在一定程度上降低粘胶荆的影响,但应控制合造的胶接长度和铆销尺す;
在一定范国内加大接头截面厚度、减小胶接长度,能有效提高复合杆组的可靠度。
关键词:复合型连接;可靠性;灵敏度;弹塑性有限元;胶接;铆销
I Abstract The stress of a composite joint including diferent materials connected with gluing and i
s riveting was analyzed using elastic-plastic Finite Element Method(FE M). The carrying capacity of the com-
posite oint connected in diferent ways and diferent adhesive was compared and its reliabiliy calcule
t rule woas determined. The reliability of the composite joint was computed by Monte Carlo method when th
f axial pull force is applied to it. Then the reliability sensitivity of the composite oint was studied considering
the effects of geometrical parameters and material mechanical properties. It is shoun that the joint connect-
t ed with riveting pins and adhesive simultaneously can increase the carrying capacity and reliability of the
composite joint components. At the meantime the composite connection may decrease the effect of adhesive
in a auay. But the gluing length and riveting pin s diameter should be controlled properly. Increasing the
i thickness of the joint and decreasing the gluing length within a certain range can improve the reliability of i
the composite joint effectively
Key Words: Composite Joint: Reliability Sensitivity; Elastic-plastic Finite Element; Gluing; Riv
eting
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中图分类号:TH16;V414.1文献标识码:A
1引言
方面也多为针对单一材料和单一零件类型門。根摒工程实际需求
天线展开系统一般由若干构架单元组成,各构架单元是否可以天线展开系统中的
靠直接影响到整个展开系统工作的可靠性,因此分析各构架连接软件 ANSYS,对不同连接方式和胶粘材料下复合杆组的应力分布
件的可靠性是整个展开系统可靠性设计的一项重要的基础工作。
进行弹塑性有限元分析,并用 Monte Carlo法分析了复合杆组的可
目前展开系统中的构架连接件,往往是由多种材料通过多种形式靠性,研究了结构几何尺寸、材料属性等对连接杆组可靠性影响的
连接而成(简称复合杆组)如包括胶接和御销连接等多种方式,它灵敏度,为设计高可幕性的复合杆组提供理论参考依据
要求强度高寿命长、,质量轻.可靠性高,尤其是复合材料的日广2复合杆组分析模型
泛应用,对连接件的可靠性设计提出了更高的要求。分析这类复合2.1复合杆组几何模型及材料参数
杆组的工作可靠性以及各参数对可靠性的影响程度,对于天线展
展开系统构架单元中的一个重要连接杆组件,如图1所示。
开系统构架的材料选择和结构优化都具有重要意义叩。复合杆组中包括两个接头、一个腹杆和炳个铆销,其中,腹杄与接头之间通过
各构件的几何形状各异、组成材料不同,并且包含胶接及铆销等多粘胶和铆销连接。各组成零件的材料及其力学性能参数,如表1
种连接方式,确定复合杆组的最大工作应力是其可靠性分析的-所示。图1中相关基本参数的尺寸示例,如表2所示。
个关键问题。目前针对胶接结构的应力分析多采用有限元计算方2.2复合杆组有限元分析模型
法,孔荣等研究搭接长度对接头应力分布和接头强度的影响,
分析复合杆组的可靠性,必须知道整个杆组的应力分布及
常保华等研究了胶焊单搭连接中搭接长度、板厚等对接头应力分最大工作应力。由于杆组具有明显的几何对称性,可仅取总体结
布的影响即,但对于包含几种不同材料、不同连接类型的复合型连构的1/4进行分析。基于商业软件 ANSYS建立杆组三维参数化
接杆组的应力强度分析,目前还未见相关报道。在构件可靠性分析模型,采用10节点四面体结构单元 SOLID92进行有限元网格划
次来稿日期:2011-10-17