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Effect of the Riveting Process on the Residual Stress in Fuselage Lap Joints

机译：铆接工艺对机身搭接接头残余应力的影响

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In this paper, we present numerical simulations using finite element methods and experimental techniques that were carried out to simulate the riveting process in lap joints. For the numerical simulations, a two-dimensional axisymmetric finite element model was developed to simulate the riveting process. Both material and geometric non-linearity as well as non-linear contact boundary conditions were used in the model. The analysis was conducted using the commercial finite element packages MSC.Patran and MSC.Marc. In the experimental study, twenty riveted lap joints were designed, manufactured, and tested. A force-controlled riveting process was used to obtain a constant load ramp to install the rivets. Variations of the rivet driven head compressive displacement versus the applied squeeze force were conducted experimentally and the results were compared with the finite element predictions. Empirical formulations for the prediction of the rivet driven head deformation ratio and the rivet-head height with respect to the squeeze force were developed to provide a simple method to control the rivet-head deformation. Good agreement was obtained between the experimental results and finite element predictions. Some of the induced full-field residual stress and strain contours as well as the interference at the sheet-hole edge after riveting are presented.%Le présent document présente les simulations numériques effectuées au moyen de méthodes d'analyse par éléments finis et de techniques expérimentales pour simuler le processus de rivetage des joints à recouvrement. Pour les simulations numériques, un modèle à éléments finis axisymétrique bidimensionnel a été mis au point pour simuler le processus de rivetage. La non-linéarité matérielle et géométrique de même que les conditions aux limites non-linéaires ont été utilisées pour la modélisation des contacts. L'analyse a été effectuée au moyen des progiciels à éléments finis commerciaux MSC.Patran et MSC.Marc. Lors de l'étude expérimentale, vingt joints à recouvrement rivetés ont été conçus, fabriqués et mis à l'essai. Un procédé de rivetage à asservissement de force a été utilisé pour obtenir une rampe à charge constante pour poser les rivets. Des variations du déplacement par compression de la tête matée du rivet par opposition à la force de pression exercée ont été effectuées de façon expérimentale et les résultats ont été comparés aux prédictions des méthodes par éléments finis. Des formules empiriques permettant de prédire le taux de déformation de la tête matée du rivet et la hauteur de la tête du rivet par rapport à la force de pression ont été développées pour pouvoir disposer d'une méthode simple de contrôle de la déformation de la tête du rivet. De bonnes concordances ont ╚é obtenues entre les résultats des expériences et les prédictions des méthodes par éléments finis. Le document fait état de certains des contours de contrainte et de tension résiduelles induites plein-champ de même que de l'interférence au bord du trou après le rivetage.
机译：在本文中，我们提供了使用有限元方法和实验技术进行的数值模拟，以模拟搭接接头的铆接过程。为了进行数值模拟，建立了二维轴对称有限元模型来模拟铆接过程。模型中同时使用了材料和几何非线性以及非线性接触边界条件。使用商业有限元软件包MSC.Patran和MSC.Marc进行分析。在实验研究中，设计，制造和测试了20个铆接搭接接头。使用力控制的铆接过程来获得恒定的负载斜率以安装铆钉。实验研究了铆钉驱动压头压缩​​位移相对于挤压力的变化，并将结果与​​有限元预测进行了比较。开发了用于预测铆钉驱动头变形率和铆钉头高度相对于挤压力的经验公式，以提供一种控制铆钉头变形的简单方法。实验结果与有限元预测之间取得了很好的一致性。介绍了一些诱发的全场残余应力和应变轮廓，以及铆接后在板孔边缘处的干扰。％返修过程中的仿真过程。倒数模拟，无模量轴对称的双向混合和倒模模拟。条件和条件的非限制使用条件限制了非限制使用和更改联系方式的非限制使用条件。分析商业性MSC和Patran以及MSC.Marc的法律效力。 Lors de l'étude的实验性工作，在contétéétéconçus上修复关节，在fabriquéset misàl'essai中进行修复。强制性保护和强制性浇铸产品，并在装填过程中强制性地对铆钉进行装填。反对派力量的变种在法国的反对派或反对派力量的表现力之间的对比。简单的经验证明，在法国里维埃拉的原始资料和原始资料之间的关系就变得很简单了。铆钉。资历之间的一致性以及经验和思想之间的融合。防止相互矛盾和紧张的事实的文件，力求在各个方面相互交融。

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  • 来源
    《Canadian Aeronautics and Space Journal》 |2004年第2期|p.91-105|共15页
  • 作者

    Gang Li; Guoqin Shi;

  • 作者单位

    Institute for Aerospace Research Structures, Materials and Propulsion Laboratory National Research Council Canada 1200 Montreal Road Ottawa, ON K1A 0R6, Canada;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 航空;
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