無鉚釘鉚接接頭的主要失效形式

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在無鉚釘鉚接完成并投入使用后，這種連接最終會在使用中發(fā)生破壞。在無鉚釘鉚
# ?( W" i% z6 v( D& k1 }6 V( ]接連接的板件破壞試驗中，以下幾種失效形式通常會發(fā)生：(a)上、下板料鉚接點(diǎn)被拉脫，
(b)鉚接點(diǎn)頸部被剪斷(c)上、下板料互相連接的圓桶形部分被壓潰， (d)連接部位疲勞斷
6 I* [* u- `6 r& s9 T: h# _裂,(e)如果存在其它危險截面，疲勞破壞也可以不通過鉚接接點(diǎn)(f)鉚接接點(diǎn)也可能被剝
離破壞，即被鉚接板料受到的等效力平行于鉚接點(diǎn)軸心，但又和其軸心有一些距離，在
這樣的受力狀態(tài)下鉚接點(diǎn)就會剝離拉脫。很明顯，在很多情況下，一個連接的失效是可
能以上失效形式均或多或少發(fā)生造成的綜合效應(yīng)。

對于無鉚釘鉚接，由于其缺乏輔助機(jī)械緊固件導(dǎo)致了其特殊的失效形式，這種失效
7 D" E9 ]6 X+ v, n的常見的主要是拉脫失效、剝離失效、剪切失效和疲勞失效。剪切失效主要是作用在上
下層板料的兩個橫向拉力造成上下層板料脫離，或者因為上板料在壓入下板料時，上板
料由于拉深的作用，導(dǎo)致上板料減薄，在受到拉力時，鉚接的連接部分可能斷裂，其失
效形式見圖2-5 所示。由于鉚接點(diǎn)處上板料會減薄，即頸部厚度n 值減小，此處的橫截
面面積最小，在拉伸時容易發(fā)生剪斷。在鉚接點(diǎn)底部的上、下板料都會減薄，在受到剪
切力時，此處底板容易出現(xiàn)難于支撐鉚接圓柱的塌陷，而產(chǎn)生鉚接點(diǎn)的變形，導(dǎo)致拉脫
現(xiàn)象。如果上、下板料在鉚接點(diǎn)的徑向嵌入過小，也容易發(fā)生拉脫現(xiàn)象。在受到剝離作
! e: X% d1 s* \1 G4 V% S7 q# x用力時，鉚接點(diǎn)還可能發(fā)生剝離失效。
不同厚度無鉚釘鉚接接頭的疲勞失效有下面形式。疲勞裂紋的產(chǎn)生是由上、下板料
$ w- `" D; w' [受力不在同一直線上，那么板料除了受到剪切力的作用外，還受到一個彎矩的作用，這
! |8 E- S8 x( C2 v- d: |' T導(dǎo)致在接近鉚接接點(diǎn)邊緣附近受到的疲勞應(yīng)力較大，故疲勞易在此處萌生和擴(kuò)展，而且
1 }9 q" ]/ O; K% Q* `上下板件之間接觸微動摩擦也造成微動磨損，這些微動磨損也造成裂紋易在上板靠近鉚
孔處萌生，然后沿一定的方向擴(kuò)展到板件邊緣,造成結(jié)構(gòu)的整體失效，如圖2-6（a）和（b）
1 O* m$ t: n/ e所示。發(fā)生疲勞破壞的原因還有：在鉚接接點(diǎn)上、下板料咬合的頸部在疲勞載荷的作用
5 `1 U- |5 V, }# s3 H8 u/ F下，雖然疲勞載荷沒有達(dá)到鉚接材料的平均強(qiáng)度極限，即平常說得強(qiáng)度極限，但由于鉚
接材料內(nèi)部的成分肯定不會是完全一致和均勻的，凸模及凹模安裝還可能出現(xiàn)不完全同
* y3 e+ I! }" J! h軸，模具局部的摩擦作用也不完全一致，而且因以上種種原因鉚接接點(diǎn)的嵌合部分不會
非常光滑，那么在疲勞載荷作用下可能在某個微觀局部達(dá)到鉚接材料的微觀局部強(qiáng)度極
限，而發(fā)生疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展。而且鉚接時上、下板料相咬合的鉚接接點(diǎn)頸部本身
+ O4 X2 b( {9 a# I6 u  z6 I- `可能由于材料內(nèi)部在鉚接時可能出現(xiàn)微裂紋或者較大裂紋，由于裂尖的彈性位移很小，
在載荷的作用下可能會進(jìn)入屈服階段，由于裂尖范圍很小，那么塑性屈服范圍也很小，
$ {0 `7 m9 T+ e: k: A4 z( Q: T裂尖將接下來達(dá)到微觀局部的材料強(qiáng)度極限，這就是發(fā)生疲勞裂紋的擴(kuò)展。那么可能出
" w5 i( M0 c$ ]# W" e- |# `/ _& q現(xiàn)在鉚接接點(diǎn)出現(xiàn)剪切疲勞破壞，如圖2-6（c）所示。或者在鉚接接點(diǎn)處發(fā)生疲勞裂紋
6 u: d+ k9 v5 W# d7 T2 x4 @2 ?# L后，上、下板料在載荷的作用下出現(xiàn)拉脫失效，如圖2-6（d）所示。
8 a. c" X# H. {& M5 z# I無鉚釘鉚接接頭也可能發(fā)生微動的疲勞破壞。對鋁合金無鉚釘鉚接接頭接觸失效的
部位進(jìn)行了觀察和分析，發(fā)現(xiàn)鋁合金無鉚釘鉚接頭微動疲勞磨損至少包含2 個過程：(1)
深墾過程,板件之間較高的接觸作用使得部分鋁金屬被刮離出基體形成游離碎屑,這些游
8 L+ |' X5 |) O: R7 R9 w離碎屑在空氣中馬上被氧化形成黑色細(xì)膩的Al2O3 磨粒；(2)分層過程，板件之間的研磨
  _; S9 l5 d. c; D# T- ~也會產(chǎn)生碎屑,這些碎屑與Al2O3 顆�；旌显谝黄鹨虬寮�之間的運(yùn)動而被帶離接觸表面,
. \$ @& @! c6 K$ K$ u使得板件接觸表面更加粗糙。其疲勞可能的情況類似下圖，或者疲勞裂紋擴(kuò)展后上、
3 p9 n; B9 [5 W: v- P下板料在鉚接接點(diǎn)處剝離拉脫。




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