电磁铆接过程有限元仿真

电磁铆接工艺是一种新型铆接工艺，广泛应用于航空航天领域。整个铆接过程涉及电磁场和变形场耦合作用，本文采用ANSYS有限元分析软件，对电磁铆接过程电磁场以及变形分布进行仿真分析。得出了磁场强度以及磁通密度分布规律，并且获得了铆钉变形过程应变及应力分布。

利用铆钉将两个或两个以上的元件(一般为板材或型材)联接在一起的一种不可拆卸的静联接简称铆接。相比其他连接方式，铆接的工艺简单、重量轻、成本低联接可靠、抗振、耐冲击、相比螺接更具技术优势，故应用的比较普遍。

电磁铆接技术起源于上世纪60 年代美国。

主要是为了解决波音公司普通铆接存在的问题而产生的一个铆接技术。电磁铆接在铆接难以成型的材料过程中起到了积极的作用，但是当时的铆接采用的是高压铆接，易出现裂纹，工具也十分笨重，因此没有得到广泛应用。1986 年低压电磁铆接研发成功后，电磁铆接技术开始大量应用并得到快速发展[1]。

在我国，佘公藩1981 年开始进行电磁铆接技术的研究，并研制了电磁铆接设备。进入九五后，曹增强等人对电磁铆接技术进行较为系统的研究，并对低电压电磁铆接技术也进行了初步的研究[2]。高彬采用有限元方法对应力波安装干涉配合紧固件的过程进行了模拟， 对应力波安装过程获得一定新的认知[3]。

本文主要采用直径为12 mm 的铆钉进行铆接，并且采用电磁铆接技术，通过使用ANSYS 软件对铆接过程进行仿真计算。

2. 有限元模型建立 2.1. 仿真方法选择 有限元仿真设计是近年来使用较多的一种仿真设计方式， 因为其具有安全、可靠、准确性高等优势， 越来越多的领域开始使用有限元仿真[4] [5] [6]。本文采用ANSYS 软件进行仿真，其建模简单，与制图软件可以进行直接的数据配合、计算分析快捷和清晰的特点，广泛应用于生产前期的模拟仿真。

电磁铆接是电磁成形的一种应用，成形过程更为复杂。本文中采用的是松散耦合法(见图1)，对电磁场和变形场各自进行建模分析；电磁场分析采用ANSYS软件、变形场计算采用LS-DYNA软件进行分析。

Figure 1. The simulation flow of loosely coupled methods 图1. 松散耦合仿真流程 2.2. 电磁场模型建立 根据电磁铆接原理，发生作用的元件是线圈和驱动片，故可把复杂的电磁场模型简化成线圈和驱动