《電磁鉚接》基于作者近30年的研究成果,對電磁鉚接進行了全面系統(tǒng)的闡述,重點涉及電磁鉚接機理、設備設計和技術應用。其中,作者結合大量的試驗和模擬研究,詳細介紹了干涉配合緊固件安裝、復合材料結構電磁鉚接的關鍵技術和核心工藝參數優(yōu)化分析,對工程實踐具有較高參考價值,也是該書的重要貢獻之一。作者希望該書的內容能對相關的研究和工程應用提供有意義的指導,并為電磁鉚接的進一步發(fā)展和應用打下基礎。
該書共分為9章。
第1章簡略介紹了電磁鉚接原理和特點,重點對其發(fā)展歷史和國內外現狀進行了闡述,突出了其在航空航天制造中特有的重要性。
第2章詳細介紹了電磁鉚接物理數學模型,對鉚接力產生機理和應力波傳播過程進行理論分析,最后結合試驗評估了鉚接力的主要影響因素。
第3章以傳統(tǒng)鉚接成形作為參照,解釋了鉚釘材料高速成形機理,重點介紹了TB2-1鈦合金鉚釘的電磁鉚接成形機理和特征,并從微觀尺度分析了加載速率對鉚釘材料成形的影響。
第4章以EMR850電磁鉚接設備為例,詳細闡述了電磁鉚接設備的設計原理和特征,主要包括電磁鉚槍、放電線圈和控制系統(tǒng)的設計。
第5章介紹了低電壓電磁鉚接原理及發(fā)展現狀,對其核心部件放電線圈進行了參數化模擬分析和散熱設計,并對其電源系統(tǒng)和電磁鉚槍的特征進行了分析說明。
第6章對比普通鉚接方法,對電磁鉚接接頭強度、疲勞壽命進行了系統(tǒng)的試驗評估,證明了電磁鉚接方法的優(yōu)越性。結合試驗分析給出了電磁鉚接接頭疲勞壽命增益的干涉量,同時結合數值模擬方法完成了電磁鉚接工藝參數分析優(yōu)化。
第7章對干涉配合緊固件應力波安裝方法進行了系統(tǒng)闡述,包括其疲勞壽命增益效果驗證。利用試驗和數值模擬相結合的研究方法,較全面地評估了安裝工藝參數對安裝結果和質量的影響。
第8章介紹了復合材料結構的電磁鉚接的總體工藝流程和評估方法,對其關鍵技術進行了重點說明。
第9章在第8章的基礎上,對復合材料結構電磁鉚接的工藝參數做了進一步分析優(yōu)化,其中亦包括復合材料雙埋頭結構。此外,為了進一步優(yōu)化工藝參數,該章內容還包括干涉量對復合材料接頭失效影響的評估。
隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展,飛行器結構對輕質、高強度、長壽命的要求不斷提高,各種新材料、新結構被廣泛關注并應用。由于結構設計、傳載等的需要,鉚接仍然是飛行器結構最主要的連接方式之一,優(yōu)化鉚接方法和工藝是保證新材料、新結構優(yōu)越機械性能的關鍵,同時也是增加結構疲勞壽命的重要方法。然而,傳統(tǒng)的鉚接方法無法滿足新的連接要求和工藝迫切需要。電磁鉚接作為一種新的鉚接工藝,已經成為解決新材料、新結構鉚接以及實現鉚接結構疲勞增壽的有效途徑。
光陰荏苒,作者曹增強教授1990年開始電磁鉚接(當時稱為應力波鉚接)技術的研究,轉眼已近30年。其間作者從未懈怠,一直致力于我國電磁鉚接設備的工程化和電磁鉚接技術的應用研究。令人欣慰的是,我們研制的系列化電磁鉚接設備在多次國際國內招標中擊敗國外產品而中標,并迫使進口產品在我國的銷售價格降幅達60%,為國家節(jié)約不少費用。在作者和相關研究工作者的共同努力下,我國電磁鉚接技術從空白到目前可以和美國并駕齊驅。感謝我國電磁鉚接技術研究的奠基者佘公藩先生,是他帶領作者走上電磁鉚接技術研究的道路,也感謝原中國航空工業(yè)總公司、原國防科學技術工業(yè)委員會、原總裝備部、國防科工局及軍委裝備發(fā)展部多年來對作者在電磁鉚接技術研究方面的持續(xù)支持。
本書基于作者近30年的研究成果,對電磁鉚接進行了全面系統(tǒng)的闡述,重點涉及電磁鉚接機理、設備設計和技術應用。其中,作者結合大量的試驗和模擬研究,詳細介紹了干涉配合緊固件安裝、復合材料結構電磁鉚接的關鍵技術和核心工藝參數優(yōu)化分析,對工程實踐具有較高參考價值,也是本書的重要貢獻之一。作者希望本書的內容能對相關的研究和工程應用提供有意義的指導,并為電磁鉚接的進一步發(fā)展和應用打下基礎。
本書共分為9章。
第1章簡略介紹了電磁鉚接原理和特點,重點對其發(fā)展歷史和國內外現狀進行了闡述,突出了其在航空航天制造中特有的重要性。
第2章詳細介紹了電磁鉚接物理數學模型,對鉚接力產生機理和應力波傳播過程進行理論分析,最后結合試驗評估了鉚接力的主要影響因素。
第3章以傳統(tǒng)鉚接成形作為參照,解釋了鉚釘材料高速成形機理,重點介紹了TB2-1鈦合金鉚釘的電磁鉚接成形機理和特征,并從微觀尺度分析了加載速率對鉚釘材料成形的影響。
第4章以EMR850電磁鉚接設備為例,詳細闡述了電磁鉚接設備的設計原理和特征,主要包括電磁鉚槍、放電線圈和控制系統(tǒng)的設計。
第5章介紹了低電壓電磁鉚接原理及發(fā)展現狀,對其核心部件放電線圈進行了參數化模擬分析和散熱設計,并對其電源系統(tǒng)和電磁鉚槍的特征進行了分析說明。
第6章對比普通鉚接方法,對電磁鉚接接頭強度、疲勞壽命進行了系統(tǒng)的試驗評估,證明了電磁鉚接方法的優(yōu)越性。結合試驗分析給出了電磁鉚接接頭疲勞壽命增益的最佳干涉量,同時結合數值模擬方法完成了電磁鉚接工藝參數分析優(yōu)化。
第7章對干涉配合緊固件應力波安裝方法進行了系統(tǒng)闡述,包括其疲勞壽命增益效果驗證。利用試驗和數值模擬相結合的研究方法,較全面地評估了安裝工藝參數對安裝結果和質量的影響。
第8章介紹了復合材料結構的電磁鉚接的總體工藝流程和評估方法,對其關鍵技術進行了重點說明。
第9章在第8章的基礎上,對復合材料結構電磁鉚接的工藝參數做了進一步分析優(yōu)化,其中亦包括復合材料雙埋頭結構。此外,為了進一步優(yōu)化工藝參數,該章內容還包括干涉量對復合材料接頭失效影響的評估。
曹增強教授提出了本書的編寫提綱,同時完成了書稿的主要章節(jié)的編寫;左楊杰博士完成了書稿的部分章節(jié)的寫作和修改。在本書的編寫過程中,楊寶惠博士、臧傳奇碩士亦花費大量時間準備有關資料,感謝他們的付出。由于諸多原因的限制,書中錯漏缺點在所難免,歡迎讀者批評指正。
本書的出版得到了國防科技圖書出版基金的資助。真誠感謝參與過與本書相關研究項目的每一個人,感謝他們的幫助和付出。同時,非常感謝為本書提供寶貴建議和校稿的同事們。最后,感謝在背后一直默默支持我們的家人。
第1章 電磁鉚接概論
1.1 電磁鉚接原理及特點
1.1.1 電磁鉚接原理
1.1.2 電磁鉚接的特點
1.2 國內外電磁鉚接研究及應用狀況
1.2.1 國外電磁鉚接技術研究及應用狀況
1.2.2 國內電磁鉚接技術的發(fā)展
第2章 電磁鉚接理論
2.1 電磁鉚接的物理數學模型
2.1.1 放電回路分析
2.1.2 放大器輸入端應力分析
2.2 電磁鉚接過程中的應力波傳播過程
2.3 應力波在放大器中傳播的數值分析
2.3.1 應力波放大器的工作原理
2.3.2 應力波放大器的放大效果
2.3.3 應力波放大器的數值分析
2.3.4 結果與討論
2.4 鉚接力的影響因素分析
2.4.1 鉚接力的測試系統(tǒng)
2.4.2 鉚接力的測試試驗設計
2.4.3 鉚接力的測試結果
第3章 高速加載時鉚釘材料的變形
3.1 引言
3.2 傳統(tǒng)鉚接工藝方法
3.3 TB2-1鈦合金鉚釘的鉚接
3.3.1 TB2-1鈦合金鉚釘
3.3.2 TB2-1鈦合金鉚釘的變形特點
3.4 沖擊載荷下的絕熱剪切
3.5 加載速率對材料變形方式的影響
3.5.1 電磁鉚接的加載速率
3.5.2 不同加栽速率下的材料變形
第4章 電磁鉚接設備
4.1 引言
4.2 電磁鉚槍設計
4.2.1 電磁鉚槍結構
4.2.2 減振系統(tǒng)力學機理
4.2.3 減振系統(tǒng)的參數優(yōu)化
4.3 放電線圈
4.3.1 放電線圈結構
4.3.2 放電線圈制造工藝
4.4 電磁鉚接設備控制系統(tǒng)
4.4.1 設備操作流程
4.4.2 控制系統(tǒng)總體設計
4.4.3 控制系統(tǒng)硬件設計
4.4.4 控制系統(tǒng)軟件設計
4.4 :5控制電路設計
第5章 低電壓電磁鉚接
5.1 引言
5.2 低電壓和高電壓電磁鉚接比較
5.2.1 高電壓電磁鉚接
5.2.2 低電壓電磁鉚接
5.3 低電壓電磁鉚接技術的發(fā)展
5.4 低電壓電磁鉚接用線圈
5.4.1 線圈工作條件分析
5.4.2 線圈參數模擬分析
……
第6章 基于電磁鉚接的理想干涉配合鉚接
第7章 干涉配合緊固件的應力波安裝方法
第8章 復合材料結構的電磁鉚接
第9章 復合材料結構的電磁鉚接工藝參數
參考文獻