拉铆钉承载力分析——静力学部分 表 拉铆钉参数 图 拉铆钉铆接后受力分析图 上表中红线区域为选用常用拉铆钉规格，拉伸极限强度为4000N，即钉芯的拉断力为4000N，依据力的相互作用原理，得出拉铆钉的预紧力： Fr=4000N 最大载重Fw 要小于两钢板间的最大静摩擦力Ff（视两钢板间有相对滑动即为铆接失效），其中 Ff=Fr×f 其f 为钢板间静摩擦系数 f=0.1， 代入公式得最大静摩擦力Ff=400N，取安全系数 s=2， 则最大载重Fw =200N，即一颗铆钉夹着的两块钢板可载重20kg。 以下是两颗铆钉，承载40kg 工况下仿真结果： 图 40kg 载荷下摩擦应力分布 图 40kg 载荷下铆钉安全系数 图 4 0 k g 载荷下钢板应力分布 图 4 0 k g 载荷下单个铆钉应力分布 以上简单计算仅仅是在静力学前提下，还需进步考虑以下情况： 1 、钢板的刚度影响，钢板的受力点较远，钢板会屈曲变形（失稳），因此拉铆钉纵向的间距主要考虑是钢板的刚度； 2 、动力学的影响，如随机振动等； 3 、疲劳寿命仿真。 拉铆钉承载力分析——屈曲变形部分 屈曲分析是在静力学基础上计算得来的，静力学的结果作为屈曲分析的输入条件。 式中可得：钣金高度L2 与临界载荷P 成反比 F屈服=λ ×F施加 载荷因子λ 仿真结果（仿真中L=75m m ）： Mode Load Mu ltiplier 1. 61.041 2. 84.986 3. 160.29 4. 289.96 5. 298.42 1 阶屈曲变形载荷因子λ =61.041，则对应的临界载荷P 为2441kg 依据钣金高度L2 与临界载荷P 成反比的关系，当临界载荷P=40kg（两颗铆钉的承载力）时，对应的钣金高度L=585m m ，即铆钉纵向间距不能超过此值，否则会失稳。（前提条件还有，钣金厚度为2m m ，材料为碳钢，钣金截面尺寸为200m m ×2m m ）。 拉铆钉承载力分析——随机振动部分 以铁路运输试验条件，频率是 5~150Hz，随机振动给人的感觉如同乘座火车，对应的加速度谱密度选用 0.05 (m/s2)2/Hz。从以下仿真得知以上述功率谱密度进行随机振动，对仿真对象引起的相对位置和相对应力及其微乎其微。 图 随机振动引起的钢板相对变形分布 图 随机振动引起的钢板相对应力分布 图 随机振动引起的铆钉相对变形分布 拉铆钉承载力分析——疲劳寿命部分 结构失效的一个常见原因是疲劳，高周疲劳在载荷的循环次数高（1e4-1e9）的情况下产生的。疲劳分析依然是在静力学求解的基础上，给定载荷循环次数 1e6，循环载荷为对称正反载荷，以此仿真疲劳安全系数和寿命。 图 钢板疲劳寿命 图 钢板疲劳安全系数 图 铆钉疲劳安全系数 图 铆钉疲劳寿命 表 载荷从 50%到 150%变化对应铆钉循环次数
