·480· 工程科学学报，第40卷，第4期 50% 30% 18% 60% 35% 25% 图2接头疲劳失效试件.(a)TA接头：(b)AT接头 Fig.2 Different failed SPR joints for the fatigue tests:(a)TA joint:(b)AT joint 2结果与分析 (a) (b) 2.1静力学性能 对于静力学实验结果，采用格拉布斯(Grubbs) 检验法剔除离群值.经检验，TA接头第3个数据以 1.43 117 及AT接头第3个数据为离群值，将其剔除.用获得 的有效数据计算各组接头的静失效载荷均值和能量 吸收值并绘制图3.可见，TA接头的静失效载荷均 图4接头截面.(a)TA接头：(b)AT接头（单位：mm) 值为5.677kN大于AT接头(4.818kN),TA接头的 Fig.4 Cross-sections of the joints:(a)TA joint:(b)AT joint 能量吸收值为13.7J大于AT接头(12.3J).由于 (unit:mm) 自冲铆接头静强度与接头成形质量有关，其中钉脚 数经验公式：N(S-S。)B=a处理实验数据，S是应 张开度和残余底厚是影响接头强度的重要指标，结 力水平，N是疲劳循环次数，S。为V趋于无穷时的应 合接头的成形质量（图4）可知TA接头钉脚张开度 和残余底厚值远大于AT接头，由于钛板较硬铆钉 力，称为拟合疲劳极限，和为待定常数.采用S-V 刺入上板时产生较大变形，使TA接头铆钉脚张开 曲线拟合法得到两组接头的S-V曲线间.通过计 程度较大.总体看来，TA单搭自冲铆接头的静力学 算得到TA和AT接头的S-V曲线拟合方程为：lgN 性能更优 =4.78-1.69lg(S-0.81)和lgN=6.09-3.83lg(S 10 20 -0.28),其线性相关系数R=-1.00,并绘制S-N ☑静失效载荷 题能量吸收值 曲线如图5所示.对比两组接头的S-V曲线可知， 在短寿命区和长寿命区，两组接头的S-V曲线较接 6 近，但AT接头的疲劳寿命大于TA接头：在中寿命 10 区，AT接头疲劳寿命明显大于TA接头.由于自冲 铆接头的疲劳寿命与接头成形质量和基板性能密切 相关，由图2可知两组接头都出现下板断裂失效形 式，且铝锂合金的强度相对于钛板和铆钉较弱，在疲 劳载荷下接头内锁区域产生微动，裂纹更容易在TA TA接头 AT接头 接头下板萌生和扩展，导致下板断裂失效.总体上， 图3接头静失效载荷及能量吸收值 AT接头疲劳性能优于TA接头，可以得出上下板组 Fig.3 Static failure load and energy absorption value of joints 合方式对接头的疲劳性能影响较大. 2.2疲劳寿命 2.3疲劳失效机理 两组接头疲劳实验数据如表3所示.基于三参 TA接头在三个载荷水平下失效形式均为下板工程科学学报，第 40 卷，第 4 期 图 2 接头疲劳失效试件 . ( a) TA 接头; ( b) AT 接头 Fig． 2 Different failed SPＲ joints for the fatigue tests: ( a) TA joint; ( b) AT joint 2 结果与分析 2. 1 静力学性能 对于静力学实验结果，采用格拉布斯( Grubbs) 检验法剔除离群值． 经检验，TA 接头第 3 个数据以 及 AT 接头第 3 个数据为离群值，将其剔除． 用获得 的有效数据计算各组接头的静失效载荷均值和能量 吸收值并绘制图 3． 可见，TA 接头的静失效载荷均 值为 5. 677 kN 大于 AT 接头( 4. 818 kN) ，TA 接头的 能量吸收值为 13. 7 J 大于 AT 接头( 12. 3 J) ． 由于 自冲铆接头静强度与接头成形质量有关，其中钉脚 张开度和残余底厚是影响接头强度的重要指标，结 合接头的成形质量( 图 4) 可知 TA 接头钉脚张开度 和残余底厚值远大于 AT 接头，由于钛板较硬铆钉 刺入上板时产生较大变形，使 TA 接头铆钉脚张开 程度较大． 总体看来，TA 单搭自冲铆接头的静力学 性能更优． 图 3 接头静失效载荷及能量吸收值 Fig． 3 Static failure load and energy absorption value of joints 2. 2 疲劳寿命 两组接头疲劳实验数据如表 3 所示． 基于三参 图 4 接头截面 . ( a) TA 接头; ( b) AT 接头( 单位: mm) Fig． 4 Cross-sections of the joints: ( a) TA joint; ( b) AT joint ( unit: mm) 数经验公式: N( S － S0 ) β = α 处理实验数据，S 是应 力水平，N 是疲劳循环次数，S0为 N 趋于无穷时的应 力，称为拟合疲劳极限，α 和"为待定常数． 采用 S--N 曲线拟合法得到两组接头的 S--N 曲线［13］． 通过计 算得到 TA 和 AT 接头的 S--N 曲线拟合方程为: lgN = 4. 78 － 1. 69lg( S － 0. 81) 和 lgN = 6. 09 － 3. 83lg( S － 0. 28) ，其线性相关系数 Ｒ = － 1. 00，并绘制 S--N 曲线如图 5 所示． 对比两组接头的 S--N 曲线可知， 在短寿命区和长寿命区，两组接头的 S--N 曲线较接 近，但 AT 接头的疲劳寿命大于 TA 接头; 在中寿命 区，AT 接头疲劳寿命明显大于 TA 接头． 由于自冲 铆接头的疲劳寿命与接头成形质量和基板性能密切 相关，由图 2 可知两组接头都出现下板断裂失效形 式，且铝锂合金的强度相对于钛板和铆钉较弱，在疲 劳载荷下接头内锁区域产生微动，裂纹更容易在 TA 接头下板萌生和扩展，导致下板断裂失效． 总体上， AT 接头疲劳性能优于 TA 接头，可以得出上下板组 合方式对接头的疲劳性能影响较大． 2. 3 疲劳失效机理 TA 接头在三个载荷水平下失效形式均为下板 · 084 ·