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飞机结构的轻量化、长寿命要求,促使钛合金、复合材料等轻质材料的使用比重增加,也加速了机械连接及其强化技术的发展。然而,目前对干涉配合强化的机理认识不足,孔挤压加干涉配合这种复合强化方法也有待深入研究。结合“理想干涉配合技术”、“钛合金干涉配合”和“翼身连接孔小边距强化”等课题的需求,论文围绕干涉配合的强化机制进行了研究,提出了复合强化的理论依据,对相关工艺的实施具有指导作用。首先,分别对拉伸-压缩弹簧组合和弹性拉伸-压缩体组合受拉结构进行了传载分析,证明压缩件的引入改变了拉伸件的传载幅值。根据受力特点先对销钉和开孔板进行分区,再用近似等刚度的弹簧或刚体代替各区域,最后将其合理连接并重新组合,借鉴弹性结构的分析思路和有限元“先离散再整合”的思想建立受拉平板销钉干涉配合的弹簧模型,得到了平板最小截面的传载幅值与外载幅值之间的关系。与大量有限元分析对比,证明该模型最大误差不超过20%。弹簧模型从弹性角度揭示了干涉配合的强化机理:(1)若加载中钉孔始终紧密接触,平板最小截面载荷幅值降低系数(传载幅值与外载幅值的比值)显著减小,介于0~0.5之间,且与销钉刚度负相关、与平板刚度正相关,但与干涉量无关;若钉孔始终处于最大分离状态,最小截面的传载幅值与外载幅值相等,不受干涉量影响;若钉孔接触状态随外载而变化,则幅值降低系数介于以上两种情形之间,且增大干涉量可减小幅值降低系数。(2)正是钉孔挤压力和销钉的弹性压缩随交变外载发生的往复波动,降低了最小截面载荷波动的剧烈程度,最小截面载荷的变化量与加载侧钉孔挤压力的释放量之和恰与外载幅值相等。尽管干涉配合极大提高了截面的载荷水平,但载荷幅值的降低机制是通过销钉弹性变形和钉孔接触的自动调节来实现的,与截面载荷的高低无直接关联。(3)对于特定的结构和材料,在选取干涉量时应考虑具体的外载。对结构的疲劳寿命而言,截面载荷的增大与载荷幅值的降低是一对相互矛盾的因素,干涉量的优化原则是尽量确保加载中钉孔始终不分离以减小传载幅值,同时使干涉量最小以降低截面的载荷水平,最大外载下钉孔恰好不发生分离时的干涉量值即为最佳干涉量。传统理论认为干涉配合的强化机理是以塑性变形为基础的“支撑效应”;而本文则提出,紧固件变形和钉孔挤压随外载变化而形成的自动调节作用降低了其传载幅值,这是以弹性变形为基础的干涉配合强化的“动态性”,与以残余压应力为基础的冷挤压强化的“静态性”并不矛盾,从而为复合强化提供了理念依据。在干涉配合理论分析的基础上,论文分别对干涉配合强化、复合强化及强化结构对拉伸外载的响应进行了三维有限元模拟,并对强化结构进行了疲劳评估,进一步验证了干涉配合弹簧模型的分析结果及相关结论。针对项目的研究需要,通过数值模拟和寿命估算,分析了干涉量、挤压量、孔边距及载荷大小等因素对强化结构中的残余应力、应力的重新分布、接触压力、疲劳寿命及失效位置的影响,得到了优化的工艺参数。通过对复合强化的系统分析,获得了对冷挤压和干涉配合的残余应力的新认识。冷挤压除了可以降低孔边的应力水平以外,因其对加载应力和卸载应力的影响程度不同,还在一定程度上降低了孔边的应力幅值;而干涉配合不仅减小了孔边的应力幅值,也改变了弹塑性结构内部横向载荷的分布,高干涉量时大幅降低了孔边的应力水平。只要工艺参数选取恰当,复合强化能获得比任何单一强化方式更大的疲劳增益。