● 摘要
铆接连接件疲劳破坏常出现在铆钉孔周，现阶段常采用干涉配合提高铆接连接件疲劳寿命。本文以干涉配合铆接连接件为研究对象，采用连续介质损伤力学方法，研究其在循环载荷作用下疲劳破坏特性。通过APDL语言对ANSYS软件进行二次开发，建立了结构疲劳裂纹萌生寿命的损伤力学—有限元法，研究了干涉量对铆接连接件疲劳寿命的影响。主要工作包括以下几个部分：
第一部分：基于弹塑性力学推导了平面应力状态下干涉配合铆钉孔周应力场表达式。建立了单带板对接连接件的有限元模型，计算得到循环载荷作用下不同干涉量带板应力场，分析了干涉量引起的残余应力场特点，以及循环载荷作用下干涉量对铆钉孔周应力场的影响。结果表明，干涉量降低孔边材料的周向应力幅值与应力均值。
第二部分：引入了考虑构件平均应力水平与多轴等效应力幅值的非线性损伤累积模型。根据2024-T3铝合金静力拉伸试验和光滑试件疲劳试验数据，确定了损伤累积模型中损伤演化方程的材质参数。
第三部分：研究连接件疲劳寿命的损伤力学—有限元解法。利用APDL语言对ANSYS软件进行二次开发，实现了损伤力学—有限元法。通过铆接连接件的算例，展示了疲劳寿命的分析流程与步长的确定方法。
第四部分：对不同载荷、干涉量情况下的铆接连接件的疲劳裂纹萌生寿命进行了预估，并与SWT临界平面法预估的疲劳寿命进行对比，验证损伤力学—有限元法的准确性。分析了干涉量对铆接连接件疲劳寿命的影响，结果表明存在最佳干涉量可以使铆接件疲劳寿命显著增加。分析了干涉量提高铆接连接件疲劳寿命的三个主要原因：降低了孔边应力水平、降低孔周应力幅值、改善微动腐蚀条件。