气动锤铆是铆接中一种常见的连接方式,因为其特有的优点而被广泛应用于飞机的装配中,尤其是一些空间受限和曲面较为复杂的区域。铆接的质量决定了飞机的装配质量、服役性能和疲劳寿命,研究气动锤铆的原理对铆接质量的意义重大。目前针对铆接的研究多采用有限元法和实验法,有限元方法的研究对象多集中于压铆,实验法的研究对象为气动锤铆中振动对人体的损伤,针对气动锤铆成形方面的研究没有涉及,需要进行深入研究。本文以气动锤铆为研究对象,通过引入冲击动力学相关理论对锤铆过程中铆钉的动态变形机制进行了研究,基于气动锤铆中冲击动力学的相关理论建立气动锤铆的有限元仿真模型,通过已有的实验台对所建模型进行了验证。本文的主要研究内容包括:(1)基于气动锤铆成形过程机理研究与分析,将铆接系统中的“活塞-铆锤-铆钉”抽象为三个杆形部件的高速冲击,引入冲击动力学对活塞与铆锤、铆锤与铆钉的碰撞中应力波的传递进行分析,揭示铆钉在铆接过程中内部应力的传播规律以及变形机理,为铆钉与铆锤的匹配提供依据,同时讨论了顶紧力对铆钉成形的影响,研究了冲击过程中材料的特性。(2)基于冲击动力学的相关理论和方法建立气动锤铆的有限元仿真模型,在建模过程中采用铆钉在高速冲击下的应力-应变关系。气动锤铆中涉及到应力波的传播,因此在建模时采用数据传递的方法,来实现前后撞击数据的输出、输入,准确模拟多次撞击过程。所建立的有限元模型除了能准确反应气动锤铆成形过程以外,还可以验证顶紧力对气动锤铆成形的影响,通过有无顶紧力两种工况的对比分析,发现了顶紧力会对铆钉成形造成影响。(3)基于气动锤铆成形机理和有限元仿真建模的分析,在已有的铆接实验台上进行了实验验证,实验包括标准镦头高度实验、3.5mm镦头高度实验和4.5mm镦头高度实验,通过标准镦头高度实验验证了建模方法的正确性,同时也验证了顶紧力对成形的影响,镦头定高度实验从铆钉成形的不同阶段证明有限元建模方法的正确性,有限元模型可以反应气动锤铆各个阶段特征,同时得到了不同镦头高度下铆钉干涉量的分布情况。