Page 43 - 理化检验-物理分册2024年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202403008

钛合金紧固件双剪试验仿真分析

高学敏 1 , 2 ,程全士 ,冯德荣 1 , 2 ,冯韶伟 ,谢茂阳 1 , 2 ,邓艳红 1 , 2

4
3

( 1. 河南航天精工制造有限公司,信阳 464000 ; 2. 河南省紧固连接技术重点实验室,信阳 464000 ;

3. 天津市紧固连接技术企业重点实验室,天津 300300 ; 4. 北京宇航系统工程研究所,北京 100076 )
摘 要: 对低间隙 TI-6AL-4VELI六角头钛合金螺栓进行双剪试验, 采用有限元仿真方法分析

了剪切速率、 刃口半径、 剪切间隙等因素对螺栓性能的影响机制, 以及各因素对螺栓力学性能的影

响程度。结果表明: 当刃口半径为 0.1mm 时, 仿真得到的结果与理想条件仿真结果的误差最大;
剪切速率对试验结果的影响较小, 当剪切速率为 366.7N / s时, 螺栓剪切截面吸收的能量较高; 剪

切间隙对螺栓双剪试验结果的影响最大, 随着剪切间隙的增加, 仿真得到的结果与理想条件仿真结
果之间的误差逐渐增大, 说明在进行螺栓双剪试验时, 应严格控制剪切间隙, 避免剪切间隙对螺栓

双剪试验结果产生影响; 当刃口半径为 0.2 mm 、 剪切速率为 666.7N / s 、 剪切间隙为 0.0025 mm
时, 仿真得到的结果与理想条件仿真结果之间的误差最小。

关键词: TI-6AL-4VELI钛合金;双剪试验;有限元仿真;剪切速率;刃口半径;剪切间隙

中图分类号: TB31 ; V416.1 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 03-0031-07

Simulationanal y sisofdoublesheartestfortitaniumallo y fasteners

1 , 2
3
4
GAOXuemin , CHENGQ uanshi , FENGDeron g 1 , 2 , FENGShaowei , XIE Mao y an g 1 , 2 , DENGYanhon g 1 , 2

( 1.HenanAeros p acePrecisionMachinin gCo. , Ltd. , Xin y an g464000 , China ;

2.HenanKe yLaborator yofFastenin gConnectionTechnol o gy , Xin y an g464000 , China ;

3.Tian j inKe yLaborator yofFastenin gTechnolo gy , Tian j in300300 , China ;

4.Bei j in g InstituteofAeros p aceS y stemsEn g ineerin g , Bei j in g100076 , China )

Abstract : Doublesheartests wereconductedonlow clearance TI-6AL-4V ELIhexa g onaltitanium allo y

bolts.Thefiniteelementsimulation method wasusedtoanal y zetheinfluence mechanism ofshearrate , blade

radius , shearg a pon boltp erformance , as wellasthede g reeofinfluenceofeachfactoron bolt mechanical

p ro p erties.Theresultsshowthatwhenthebladeradiuswas0.1 mm , thesimulationresultshadthelar g esterror

com p aredtotheidealsimulationresults.Theinfluenceofshearrateontheex p erimentalresultswasrelativel y

small.Whentheshearratewas366.7N / s , theener gy absorbedb y theboltshears ectionwashi g her.Theshear g a p

hadtheg reatestim p actontheresultsofboltdoublesheartest.Astheshearg a p increased , theerrorbetweenthe

simulatedresultsandtheidealsimulationresultsg raduall yincreased.Thisindicatedthatwhenconductin gbolt

doublesheartest , theshear g a pshouldbestrictl y controlledtoavoiditsim p actontheresultsofboltdoubleshear

test.Whentheblad eradiuswas0.2 mm , theshearratewas666.7N / sandtheshearg a pwas0.0025 mm , the

errorbetweenthesimulationresultsandtheidealsimulationresultswasthesmallest.

Ke y words : TI-6AL-4V ELItitaniumallo y ; doublesheartest ; finiteelementsimulation ; shearrate ; blade

radius ; shear g a p

武器装备性能的提高依赖于先进材料和先进工 艺, 其中损伤容限型 TI-6AL-4VELI钛合金材料及
其紧固件具有质量小、 强度高、 韧性好、 耐低温、 耐腐
收稿日期: 2023-01-10
蚀等优点, 广泛应用于航空航天、 医疗器械以及深潜
基金项目: 中国科协青年托举人才工程资助项目( 2017QNRC001 )
器载人等领域。随着计算仿真技术的发展, 学者们
作者简介: 高学敏( 1983- ), 男, 高级工程师, 主要从事试验研究
逐渐使用有限元仿真分析方法对紧固件的力学性能

及失效分析工作, g aoxuemin694@126.com
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