铆钉铆接是一种常见的机械连接方式，并广泛应用于铁道机车车辆各零部件及钢结构之间。运用Abaqus有限元软件对铆接连接过程进行数值仿真，分析成形过程中结构各部件产生的弹塑性应力、应变分布及其变化规律，分析铆钉铆接的全过程和接触成形后结构受剪切荷载作用的影响及车辆运行过程中结构危险点的疲劳破坏情况，为车辆的安全设计提供了重要的借鉴和参考作用。

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 今天，有限元科技小编为大家分享的是：Abaqus有限元仿真软件在铆钉连接的分析与应用。

 1、模型创建及装配

 本文使用的铆钉为两个直径的圆柱体，并于较小一端的圆柱中心移除一个半球空间，以助于小端的变形。使用中心带孔的板件模拟铆钉的连接件，表示安装工具的压模放置在铆钉的顶部和底部。打开Abaqus软件，进入Part模块，创建铆钉、带孔板件和压模的几何模型，并创建一个Eulerian类型部件，作为铆钉材料的运动空间。由于带孔板件和压模在仿真过程中变形很小，因此可以考虑将其创建为刚体，以提高计算的速度。在Assemblywww.featech.com.cn模块中对所创建的模型进行正确的装配，装配完成的模型如下图所示。

 2、材料属性

 本文使用的铆钉材料为弹塑性钢材，密度为7.85e-9t/mm3，杨氏模量为2.1e5N/mm2，泊松比为0.266，屈服应力为3.0e5N/mm2。带孔平板和压模设置为刚体，不需要设置材料属性。在Property模块定义材料属性，生成关键字如下图所示。

 3、边界条件和载荷

 通过施加强制位移边界条件仿真成型过程。对带孔平板施加固定约束，铆钉顶部的压模施加指向铆钉底部的大小为3mm的位移，同时铆钉底部施加方向相反的大小为2mm的位移。

 4、接触关系

 必须给铆钉和所有安装工具组件施加接触关系；铆钉的变形依赖于压模的位移传递给铆钉的接触载荷。压模组件和带孔平板相互之间没有接触，因此无需设置相应的相互作用。通常使用通用接触定义欧拉域中的材料和拉格朗日域中材料之间的接触关系。

 5、网格划分

 设定基本尺寸，对欧拉域划分网格。此时的网格没有定义铆钉的几何，而只是定义了铆钉材料可能存在的区域。欧拉网格必须足够大，以在成型过程中完全包含铆钉材料。若区域较小，当材料到达网格边界时，会流出模型而造成材料流失，使得仿真失效。

 6、初始条件

 再次回到Load模块，在Tools下拉菜单下，选择离散域下的体积分数工具，根据提示，选择创建的欧拉部件，然后将铆钉几何选择为参考部件，弹出菜单中对体积分数集进行命名，单击OK，软件自动进行单元的体积分数计算。此时铆钉的几何映射到欧拉网格的相应位置。需要注意的是，这种方式定义的体积分数是依赖于网格的，若对所选欧拉部件的网格进行了更改，则需重新使用体积分数工具进行再次的计算。

 单击PredefinedField，分析步选择Initial，设置Materialassignment初始条件。体积分数选择离散域定义方式，在Region处单击，根据提示选择相应的欧拉域，然后单击Eulerian-1，Mat-1-1，选择之前使用体积分数工具创建的体积分数集。单击OK完成初始条件的定义。

 7、分析步和输出请求

 由于成型时大变形分析，选择Abaqus/Explicitwww.featech.com.cn求解器，定义非线性分析步。

 除了常规拉格朗日分析的输出变量外，还需请求欧拉体积分数输出变量（EVF），以可视化铆钉的变形结果。

 8、后处理

铆钉变形前后的EVF和PEEQVAVG显示如下图所示。由图可知，铆钉在成型过程中发生了不可恢复的塑性变形。

变形前

变形过程中某一时间点的铆钉形状

变形后的铆钉

 使用Abaqus对铆钉连接的过程进行仿真分析，本文所涉及的理论及数值模拟分析结果均在实际生产装配中得到了验证，为铁道机车车辆铆钉铆接成形过程的提供了一定的理论支持，为车辆的安全设计提供了重要的借鉴和参考作用，从而具备了一定的学术价值和实践指导意义。

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