密封电磁铆接数值模拟分析

本文通过数值模拟的方法，分析不同划窝形式、不同底孔直径、不同镦头形式和不同放电电压密封电磁铆接的等效应变云图和干涉量。双划窝形式接头干涉量优于单划窝和无划窝形式，不同孔底直径的干涉量变化趋势几乎一致，凸台形镦头的干涉量优于常规鼓形镦头，随着放电电压的增加干涉量增加。

铆接因工艺简单、连接牢固可靠、连接表面光滑等优点被广泛应用于航空航天领域，特别是飞机蒙皮与梁架之间的紧固连接[1]。航天产品水下发射对产品提出了高质量、高密封性的特殊要求，密封铆接将逐渐成为新一代航空航天产品首选的连接方式[2]，限于铆接装配技术的发展，舱段壳体的密封铆接装配一直沿用传统的手工气动锤击铆接工艺，其工艺特点是通过在密封表面制82˚/30˚双角度窝，控制铆接时铆钉成形产生的干涉量(相对干涉量 = (D 铆后钉径 − D 铆前孔径)/D 铆前孔径 × 100%)来实现过盈配合，典型密封铆接结构示意如图1 所示。

Figure 1. Seal riveting diagram 图1. 密封铆接示意图 目前传统铆接设备常采用气压或者液压作为动力来源。气动铆接存在噪音大、后坐力大，铆接质量不稳定等缺陷，而液压铆接有设备体积巨大、狭小空间内铆接接近性较差的问题。电磁铆接作为一种新型的铆接技术，具有加载速度快、冲击力大、铆钉变形稳定等优点，可实现稳定可靠的干涉配合[3] [4]。

因此，电磁铆接技术的研究将对全密封结构的壳体铆接装配发挥重要作用。本文基于ANSYS 有限元软件，分析不同划窝形式、不同孔底直径、不同镦头形式和不同放电电压对电磁铆接接头密封干涉量的影响。

2. 仿真模型的建立 2.1. 简化条件 有限元模拟是一种模拟过程的近似计算，考虑实际铆接工艺的复杂性，便于有限元分析计算、减少运算时间，同时在保证所需精度，不改变研究问题性质的前提下，对模拟过程做如下简化： 1) 冲头为刚体，由于铆接设备的冲头都是采用淬火处理，冲头的少量变形对铆钉的变形影响很小，