Mechanical Engineering and Technology机械工程与技术，2023,12(2)，93-102Hans汉斯Published Online April 2023 in Hans.https://www.hanspub org/journal/methttps://doi.ore/10.12677/met.2023.122012铁路货车典型拉铆连接结构可靠性分析俞仕杰1，付茂海1，安琪2，刘映安3西南交通大学机械工程学院，四川成都2大连交通大学机车车辆工程学院，辽宁大连3中车眉山车辆有限公司，四川眉山收稿日期：2023年2月6日：录用日期：2023年3月30日：发布日期：2023年4月7日摘要拉铆钉又被称为哈克拉铆钉，因为其紧固所产生的高紧固力、永不松动及高抗剪切力等优势性能，拉铆钉紧固件也经常被用来取代焊接。在铁路货车的领域，拉铆钉的使用也越来越频繁，但是目前拉铆钉的使用基本只是替代原本螺栓，其数量和排布方式均参考原本结构，没有理论支撑。本文通过对铁路货车典型拉铆连接结构有限元分析，寻找出铆钉群中受力最严峻的一颗铆钉，然后通过DVS-EFB3435-2对其进行可靠性评估。研究表明：牵引梁前后从板座铆钉可靠性满足标准要求。关键词拉铆钉，有限元法，铁路货车，可靠性ReliabilityAnalysisofTypicalLockboltConnectionStructureforRailwayWagonsDepartment of Mechanical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan2Department of Rolling Stock Engineering,Dalian Jiaotong University,Dalian Liaoning3CRRC Meishan Co.,Ltd.,Meishan SichuanReceived:Feb.6th,2023;accepted:Mar.30th,2023;published:Apr.7th,2023AbstractRivetisalsoknownasHuck-bolt.Becauseofitsfasteningproducedbyhighfasteningforce,neverlooseandhighshearforceandotheradvantages,rivetfastenersareoftenusedtoreplacewelding.文章引用：俞仕杰，付茂海，安琪，刘映安.铁路货车典型拉铆连接结构可靠性分析).机械工程与技术，2023,12(293-102.D0:10.12677/met.2023.122012俞仕杰等basicallyonlyreplacestheuseoftheoriginalbolt,anditsquantityandarrangementmoderefertotheoriginalbolt,withouttheoreticalsupport.Inthispaper,throughthefiniteelementanalysisofthetypicallockboltstructureofrailwaywagons,thelockboltwiththelargestforceinthelockboltgroupisfound;thenitsreliabilityisevaluatedthroughDVS-EFB3435-2.Theresearchshowsthatthereliabilityofthefrontandreardraftluglockboltsmeetsthestandardrequirements.KeywordsLockbolt,Finite Element Method,RailwayWagons,ReliabilityCopyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言随着铁路跨越式大发展步伐的加快，重载、高速逐渐成为当今乃至以后一段时间内铁路发展的目标，铁路货车运用频次显著增加，对其运用安全性是严峻的考验，从而对铁路配件连接的可靠性、安全性提出了更高的要求。拉铆钉又被称为虎克螺栓，最早是为航空航天工业开发，因为其独特的环槽结构、高夹紧力和抗剪力、高耐腐蚀性和连接过程环保等优点被铁道部引进并应用于铁路货车领域1]。本文以C70E型通用敞车为研究对象，研究铁路货车典型拉铆连接结构的可靠性。C,0E型通用散车车体前后从板座与牵引梁腹板之间采用了型号为LMY-T22的拉铆钉连接，局部结构如图1所示。23456789b@@@@c-1~c-9Figure 1.Typical riveting connection structure of C.70E图1.C型通用散车典型拉铆连接结构拉铆连接结构可靠性分析普遍采用有限元方法进行，铆钉局部有限元建模的难点在于提出一种可以在保证计算效率的同时，最大程度模拟铆钉与夹紧件之间接触关系的有限元模型。本文旨在通过有限元法对C,型通用敞车典型拉铆连接结构进行有限元仿真，得到铆钉群的受力分布，找出局部铆钉群中受力最大的铆钉，并通过DVS-EFB3435-2技术公报对其进行可靠性评估。2.拉铆连接结构有限元建模方法2.1.探究模型介绍为了对拉铆连接结构有限元建模方法进行探究，本文以两块尺寸均为365mm×110mm的铆接板作D0:10.12677/met.2023.12201294机械工程与技术俞仕杰等为研究对象，铆接板上开了两个相同孔径的圆孔用于铆接，其铆接区域厚度为10mm。两块铆接板分别用两颗型号LMYT16的拉铆钉连接。其连接结构如下图2所示。120140558555401205351204040120Figure 2.Research model of rivet connection图2.拉铆连接探究模型2.2.实体单元模型铆接结构相对于传统的焊接结构在其受力及力的传递上都较为复杂，为了更加准确的获取铆钉于其周边区域的真实受力情况，现需要对其结构进行有限元建模。为了保证有限元仿真结果的可靠性，本文采用Soli185实体单元离散拉铆钉，基于铆接后拉铆钉是铆死，套环是不能拆卸的，如果想将零件拆分，必须将拉铆钉破坏的特征，考虑将铆钉的套环与铆钉杆之间在有限元建模时就将其作为一体。此模型将作为后续铆接结构有限元简化方法的评判基准。为了模拟铆钉与连接件之间的接触关系，在铆钉与夹紧件之间建立弹性体接触，同理两块夹紧件之间也进行同样的处理，这样可以最大程度的模拟铆接结构的真实连接关系，并在铆钉杆连接段中部建立预紧力单元并施加预紧力。其中接触单元可以在一定程度上模拟铆接结构之间的摩擦效应，而预紧力单元则可以模拟铆钉在冲压完成后对夹紧件的挤压效应。拉铆连接实体单元模型如下图3所示。Figure 3.Solid element finite element model图3.实体单元有限元模型2.3.简化梁单元模型温朋哲提出采用壳单元离散铆接板，MP℃184刚性梁单元模拟铆钉杆，在此基础上分别采用三种建模方法模拟铆钉杆与铆接板之间的连接关系，并通过对比分析得出采用壳单元模拟连接关系的方法最合适2]。陈海欢通过基于MSC.NASTRAN有限元分析软件，用四种简化模型计算分析单搭接多排铆钉连接结构的钉载分配，并对其进行对比研究，结果表明：采用CBAR/RBAR/CBUSH组合单元模拟紧固件D0:10.12677/met.2023.12201295机械工程与技术