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连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响分析 沉头铆钉( 二 )

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在低载荷下 ， 三种型号铆钉的拉伸载荷基本相同 。载荷增大时 ， 由于1.5mm板沉孔刚度低、变形大 ， 铆钉轴线明显倾斜(见图5、图6) ， 导致沉孔铆钉受拉严重，拉伸载荷明显高于其他型号 。
图7铆钉剪切载荷分析结果
图8铆钉拉伸载荷分析结果
铆钉强度分析
根据有限元分析结果，铆钉不仅受剪而且受拉，因此有必要进行拉剪组合强度分析 。拉剪复合的相关方程为:
(1)
安全裕度M.S .的计算公式为:
(2)
(3)
(4)
【连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响分析 沉头铆钉】式中:FT为钉子的拉伸荷载；[FT]为钉子的容许拉伸载荷；FS是钉子剪切载荷；[FS]是钉子的容许剪切载荷 。
分析了拉剪复合公式 。图9显示了当拉剪复合裕度为0时RS和RT之间的对应关系 。可以看出 ， 随着铆钉拉伸载荷的增加 ， 相应的极限剪切载荷会降低，即铆钉被拉后 ， 铆钉搭接结构的承载能力会降低 。
图9 RS-RT图
平头铆钉许用拉伸载荷为2449N，沉头铆钉许用拉伸载荷为1837n[6]；两者的容许剪切载荷均为4805N 。
根据图7和图8，结合拉剪复合计算公式，可以得到拉剪复合余量与载荷系数的对应关系，如图10所示 。可以看出 ， 当埋头铆钉(1.5mm厚)的拉剪复合余量为0时 ， 对应的载荷系数约为0.932；
埋头铆钉(2.0mm厚)拉剪复合余量为0时，载荷系数约为0.951；当公铆钉(1.5毫米厚)的拉剪复合余量为0时 ， 载荷系数约为0.997 。可以看出，连接板的厚度对沉头铆钉的连接强度有明显的影响，而对平锥铆钉没有影响 。
根据试验结果，断裂沉头铆钉的试验载荷为设计载荷的93.5%，强度分析结果约为93.2% 。理论分析结果与实验结果吻合较好，表明理论分析方法可用于下一步研究 。
连接板厚度的影响分析
根据以上分析，沉头铆钉的连接强度明显受到连接板厚度的影响 ， 因此采用上述有限元法和强度计算方法分析影响程度 。分析中采用了几种典型的连接板厚度进行研究，拟合得到了埋头铆钉连接强度受连接板厚度影响的曲线，如图11所示 。图11中的强度影响系数δ为:
(5)
式中:FD为设计失效载荷；FR是有限元分析的失效载荷 。
图10拉剪复合裕量与载荷系数的关系
图11连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响趋势图
可以看出 ， 板材厚度对连接强度的影响不是线性的，板材越?。?影响越严重 。
结束语
以上分析结果表明，铆钉既能承受拉力，又能承受剪力，降低了铆钉的连接强度 。特别是对于安装在薄蒙皮上的沉头铆钉，沉头铆钉孔被沉头套筒大大削弱，铆钉孔受力变形很大 。
较大的变形导致铆钉轴线倾斜，导致更严重的拉伸，对其连接强度产生显著影响 。随着板厚的减小，这种影响会更加严重 。
而连接板的厚度对扁锥铆钉的连接强度没有明显的影响 。因此，在薄板上安装沉头铆钉时，为了保证结构的安全，应考虑铆钉拉力对其连接强度的影响 。

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