CN107860649B - 一种单搭铆接接头防弯夹具及其设计方法 - Google Patents

一种单搭铆接接头防弯夹具及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单搭铆接接头防弯夹具，其特征在于：包括上夹板、下夹板及单搭接头试验件，所述下夹板包括固定端的第一夹板段及铆接端的第二夹板段，所述单搭接头试验件与下夹板第二夹板段通过铆钉铆接固定，所述上夹板与下夹板第一夹板段通过埋头螺钉固定。本发明还涉及一种单搭铆接接头防弯夹具的设计方法，包括以下步骤：1)根据试验要求，确定单搭接头试验件的厚度及铆钉安装孔直径；2)通过计算分析单搭铆接处的最大转角及最大挠度；3)优化确定上夹板的厚度。本发明结构设计科学合理，卡装方便，能够有效阻止单搭铆接接头的过度弯曲变形，防止弯曲对疲劳实验结果影响。

Description

一种单搭铆接接头防弯夹具及其设计方法
技术领域
本发明属于疲劳实验测试技术领域，涉及一种单搭铆接接头防弯夹具及其设计方法。
背景技术
单搭铆接连接方式广泛应用于各种机械连接构件中，特别是在飞机蒙皮铆接结构中，这些连接部位均为飞机结构疲劳的危险部位，需要进行疲劳试验验证。在实际应用中，单搭铆接连接的多是大面积的多铆钉板，铆接接头弯曲有所缓解。但是，由于单搭铆接的两个连接件毕竟不在同一平面上，实验试件长度有限，导致铆接疲劳试验中两个连接件受力明显不在同一平面上，由此会产生单搭铆接接头弯曲变形现象，如果试验件长度过短，对试验结果影响较大，也不符合实际。现有的单搭铆接接头防弯夹具中，有部分是通过附加防弯装置来阻止试验件的面外弯曲，这将导致试验结果的失真，影响实际使用，且目前使用的单搭铆接接头防弯夹具存在结构复杂，卡装不方便等问题。本发明拟研发一种单搭铆接接头防弯夹具及其设计方法，结构简单，卡装方便，且能够有效阻止小尺寸单搭铆接接头的过度弯曲变形，防止弯曲对疲劳实验结果的影响。
通过对公开专利文献的检索，并为发现与本专利申请相同的公开专利文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，卡装方便，能够有效阻止小尺寸单搭铆接接头的过度弯曲变形，防止弯曲对疲劳实验结果影响的单搭铆接接头防弯夹具及其设计方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种单搭铆接接头防弯夹具，其特征在于：包括上夹板、下夹板及单搭接头试验件，所述下夹板包括固定端的第一夹板段及铆接端的第二夹板段，所述单搭接头试验件与下夹板第二夹板段通过铆钉铆接固定，所述上夹板与下夹板第一夹板段通过埋头螺钉固定。
而且，所述下夹板第一夹板段上设置有2～4个埋头螺钉安装孔。
而且，所述上夹板与所述下夹板第一夹板段长度及螺钉孔尺寸和位置相同。
一种单搭铆接接头防弯夹具的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据试验要求，确定单搭接头试验件的厚度h1及铆钉安装孔直径D；
2)通过计算分析单搭铆接处的最大转角及最大挠度：假设O为下夹板第一夹板段一端面，A为下夹板第一夹板段与上夹板连接端面，B为下夹板第二夹板段铆接孔中心端面，
对OA段进行分析：弯矩M在A点的最大转角θA及最大挠度υA计算公式分别如下：
Figure GDA0002269482840000021
Figure GDA0002269482840000022
IOA＝W(h2+h3)3/12
Figure GDA0002269482840000023
Figure GDA0002269482840000024
其中：h1是单搭接头试验件的厚度；
h2为下夹板的厚度；
h3为上夹板的厚度；
E为上夹板、下夹板的弹性模量；
IOA为OA段截面惯性矩；
W为上夹板、下夹板的宽度；
M1为外载荷F在铆接孔中心端面B处产生的弯矩；
M2为由于装夹不对中在铆接孔中心端面B处产生的附加弯矩；
L1为上夹板长度；
F为单搭接头试验件所承受的外载荷；
对AB段进行分析：AB段任意一点的转角和挠度公式为：
Figure GDA0002269482840000031
Figure GDA0002269482840000032
Figure GDA0002269482840000033
其中：C，D为积分常数，通过A点x＝0处的转角和挠度确定；
x为AB段某一点到A点的距离；
E为上夹板、下夹板的弹性模量；
IAB为AB段截面惯性矩；
弯矩M在B处产生的最大转角θB和最大挠度υB分别为：
Figure GDA0002269482840000034
Figure GDA0002269482840000035
其中：L2为下夹板第二夹板段到铆接孔中心位置处长度；
3)根据最大转角及最大挠度值优化确定h3的厚度。
假设已知参数L1、L2和h2，则最大转角θB和最大挠度υB分别为:
Figure GDA0002269482840000036
Figure GDA0002269482840000037
即当h3取值越大，B处产生的最大转角θB和最大挠度υB也就越小；当h3＝2h1+h2时，θB·min＝0，υB·min＝0，即优化的h3＝2h1+h2
最后根据已经优化的h3厚度值定做单搭铆接接头防弯夹具并与试验件铆接，并装夹在试验机上进行试验。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的单搭铆接接头防弯夹具，下夹板包括固定端的第一夹板段及铆接端的第二夹板段，单搭接头试验件与下夹板第二夹板段通过铆钉铆接固定，上夹板与下夹板第一加班段通过埋头螺钉固定，结构简单牢固、卡装方便、可靠性高，能够有效阻止单搭铆接接头的过度弯曲变形，防止弯曲对疲劳实验结果影响。
2、本发明的单搭铆接接头防弯夹具，下夹板第一夹板段上设置有2～4个埋头螺钉安装孔，螺钉穿过埋头螺钉安装孔将下夹板第一夹板段与上夹板进行固定，连接稳定，提高装夹对中性，保证夹具的卡装牢固性。
3、本发明的单搭铆接接头防弯夹具设计方法，设计思路合理，能够精确计算各个部件的尺寸，保证弯矩转角和挠度，有效限制小尺寸单搭铆接接头的弯曲变形，保证试验精度。
4、本发明结构设计科学合理，卡装方便，能够有效阻止小尺寸单搭铆接接头的过度弯曲变形，防止弯曲对疲劳实验结果影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图2的俯视图；
图4为本发明夹板的结构示意图。
附图标记说明
1-铆钉、2-单搭接头试验件、3-埋头螺钉、4-上夹板、5-下夹板、6-铆钉安装孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种单搭铆接接头防弯夹具，其创新之处在于：包括上夹板4、下夹板5及单搭接头试验件2，下夹板5包括固定端的第一夹板段及与铆接端的第二夹板段，单搭接头试验件与下夹板第二夹板段的对应位置处均设置有铆钉安装孔6，铆钉1穿过铆钉安装孔将单搭接头试验件与下夹板铆接端的第二夹板段铆接固定，上夹板与下夹板第一加夹板段通过埋头螺钉3固定，上夹板与下夹板第一夹板段长度及螺钉孔尺寸和位置相同，结构简单牢固、卡装方便、可靠性高，能够有效阻止小尺寸单搭铆接接头的过度弯曲变形，防止弯曲对疲劳实验结果影响。
下夹板第一夹板段上设置有2～4个埋头螺钉安装孔，螺钉穿过埋头螺钉安装孔将下夹板第一夹板段与上夹板进行固定，连接稳定，提高装夹对中性，保证夹具的卡装牢固性。
一种单搭铆接接头防弯夹具的设计方法，其创新之处在于：包括以下步骤：
1)根据试验要求，确定单搭接头试验件的厚度h1及铆钉安装孔直径D；
2)通过计算分析单搭铆接处的最大转角及最大挠度：假设O为下夹板第一夹板段一端面，A为下夹板第一夹板段与上夹板连接端面，B为下夹板第二夹板段铆接孔中心端面，
对OA段进行分析：弯矩M在A点的最大转角θA及最大挠度υA计算公式分别如下：
Figure GDA0002269482840000051
Figure GDA0002269482840000052
IOA＝W(h2+h3)3/12
Figure GDA0002269482840000053
Figure GDA0002269482840000054
其中：h1是单搭接头试验件的厚度；
h2为下夹板的厚度；
h3为上夹板的厚度；
E为上夹板、下夹板的弹性模量；
IOA为OA段截面惯性矩；
W为上夹板、下夹板的宽度；
M1为外载荷F在铆接孔中心端面B处产生的弯矩；
M2为由于装夹不对中在铆接孔中心端面B处产生的附加弯矩；
L1为上夹板长度；
F为单搭接头试验件所承受的外载荷；
对AB段进行分析：AB段任意一点的转角和挠度公式为：
Figure GDA0002269482840000055
Figure GDA0002269482840000056
Figure GDA0002269482840000061
其中：C，D为积分常数，通过A点x＝0处的转角和挠度确定；
x为AB段某一点到A点的距离；
E为上夹板、下夹板的弹性模量；
IAB为AB段截面惯性矩；
弯矩M在B处产生的最大转角θB和最大挠度υB分别为：
Figure GDA0002269482840000062
Figure GDA0002269482840000063
其中：L2为下夹板第二夹板段到铆接孔中心位置处长度；
3)根据最大转角及最大挠度值优化确定h3的厚度。
假设已知参数L1、L2和h2，则最大转角θB和最大挠度υB分别为:
Figure GDA0002269482840000064
Figure GDA0002269482840000065
即当h3取值越大，B处产生的最大转角θB和最大挠度υB也就越小；当h3＝2h1+h2时，θB·min＝0，υB·min＝0，即优化的h3＝2h1+h2
最后根据已经优化的h3厚度值定做单搭铆接接头防弯夹具并与试验件铆接，并装夹在试验机上进行试验。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种单搭铆接接头防弯夹具设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据试验要求，确定单搭接头试验件的厚度h1及铆钉安装孔直径D；
2)通过计算分析单搭铆接处的最大转角及最大扰度：假设O为下夹板第一夹板段一端面，A为下夹板第一夹板段与上夹板连接端面，B为下夹板第二夹板段铆接孔中心端面，
对OA段进行分析：弯矩M在A点的最大转角θA及最大扰度υA计算公式分别如下：
Figure FDA0002442519590000011
Figure FDA0002442519590000012
IOA＝W(h2+h3)3/12
Figure FDA0002442519590000013
Figure FDA0002442519590000014
其中：h1是单搭接头试验件的厚度；
h2为下夹板的厚度；
h3为上夹板的厚度；
E为上夹板、下夹板的弹性模量；
IOA为OA段截面惯性矩；
W为上夹板、下夹板的宽度；
M1为外载荷F在铆接孔中心端面B处产生的弯矩；
M2为由于装夹不对中在铆接孔中心端面B处产生的附加弯矩；
L1为上夹板长度；
F为单搭接头试验件所承受的外载荷；
对AB段进行分析：AB段任意一点的转角和扰度公式为：
Figure FDA0002442519590000021
Figure FDA0002442519590000022
Figure FDA0002442519590000023
其中：C，D为积分常数，通过A点x＝0处的转角和扰度确定；
x为AB段某一点到A点的距离；
E为上夹板、下夹板的弹性模量；
IAB为AB段截面惯性矩；
弯矩M在B处产生的最大转角θB和最大扰度υB分别为：
Figure FDA0002442519590000024
Figure FDA0002442519590000025
其中：L2为下夹板第二夹板段到铆接孔中心位置处长度；
3)根据最大转角及最大扰度值优化确定上夹板h3的厚度；
假设已知参数L1、L2和h2，则最大转角θB和最大扰度υB分别为:
Figure FDA0002442519590000026
Figure FDA0002442519590000027
即当h3取值越大，B处产生的最大转角θB和最大扰度υB也就越小；当h3＝2h1+h2时，θB·min＝0，υB·min＝0，即优化的h3＝2h1+h2
最后根据已经优化的h3厚度值定做单搭铆接接头防弯夹具并与试验件铆接，并装夹在试验机上进行试验。
2.一种如权利要求1所述设计方法设计的单搭铆接接头防弯夹具，其特征在于：包括上夹板、下夹板及单搭接头试验件，所述下夹板包括固定端的第一夹板段及铆接端的第二夹板段，所述单搭接头试验件与下夹板第二夹板段通过铆钉铆接固定，所述上夹板与下夹板第一夹板段通过埋头螺钉固定；
所述下夹板第一夹板段上设置有2～4个埋头螺钉安装孔；
所述上夹板与所述下夹板第一夹板段长度及螺钉孔尺寸和位置相同。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104191394A (zh) * 2014-09-01 2014-12-10 北京航空航天大学 一种单搭接头防弯夹具
CN104198278A (zh) * 2014-09-01 2014-12-10 北京航空航天大学 一种测定含中心缺口复合材料层压板压缩性能防失稳夹具
CN206132507U (zh) * 2016-09-28 2017-04-26 桂林电子科技大学 一种十字型墩粗压铆接头拉伸试验夹具
CN106895969A (zh) * 2017-03-30 2017-06-27 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机身长桁对接接头试验夹具
CN107063852A (zh) * 2017-03-23 2017-08-18 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种桁条类结构试验夹具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104191394A (zh) * 2014-09-01 2014-12-10 北京航空航天大学 一种单搭接头防弯夹具
CN104198278A (zh) * 2014-09-01 2014-12-10 北京航空航天大学 一种测定含中心缺口复合材料层压板压缩性能防失稳夹具
CN206132507U (zh) * 2016-09-28 2017-04-26 桂林电子科技大学 一种十字型墩粗压铆接头拉伸试验夹具
CN107063852A (zh) * 2017-03-23 2017-08-18 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种桁条类结构试验夹具
CN106895969A (zh) * 2017-03-30 2017-06-27 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机身长桁对接接头试验夹具

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Influence of Lateral Displacement of the Grip on Single lap Composite-to-Aluminum Bolted Joints;S.W. Wang 等;《Society for Experimental Mechanics》;20151118;第56卷;第407-417页 *

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