壁板是构成飞机气动外形结构最重要的组件,其装配准确度直接影响飞机的空气动力学性能,壁板钻铆装配的关键和难点在于铆接工艺参数的规划和铆接变形的预测。以往的研究主要集中在铆钉本身及铆钉孔周围的变形分析,而针对铆接对壁板整体变形的影响分析及预测研究较少,对工艺参数与壁板变形间的关系缺乏深入探讨。随着新型隐身飞机对装配准确度要求的不断提高,客观上对壁板的装配精度提出了更高要求,而传统的分析方法存在一定的局限性。本文以考虑局部、整体变形的壁板为研究对象,通过研究阐述铆接变形机理、预测壁板铆接变形、优化铆接工艺参数、提高铆接装配精度,提出并构建相关的分析方法和计算模型,为确保壁板类典型薄壁结构件的装配精度提供理论依据和方法。本文的主要研究工作如下:(1)平锥头铆钉压铆过程力学建模与单点铆接变形机理研究。首先根据铆接过程中铆钉材料的流动,可将铆接过程分为四个阶段,给出了压铆力最大值出现的位置,建立了针对铆钉和被连接件弹性、塑性变形的力学模型;基于铆钉和被连接件的接触状态,将变形过程中的铆钉分为钉孔内受限制镦粗和钉孔外自由镦粗两部分,结合主应力法和镦头不均匀变形几何关系构建了压铆力计算模型,基于赫兹接触理论求解了钉孔在镦头挤压作用下的位移分布;给出了压铆力撤除、钉孔受限制回弹后的应力分布表达式,借助数值方法分析了材料的流动规律,确定了铆接后被连接件的变形状态分布。实现了壁板压铆全过程的力学分析,得到了压铆力加载的准确值,揭示了铆接变形产生的机理。(2)简单边界下长条板件铆接变形的理论计算方法与壁板钻铆连接的“体-壳”数值建模方法研究。针对铆接局部变形与壁板整体变形之间的关系,通过分析单钉和多钉铆接后钉孔周围的应力状态,以及铆接顺序对应力分布的影响,结合简化的径向应力分布,构建了铆接件局部变形计算模型;基于径向应力均匀化假设,建立了长条板件在简单约束下的铆接变形理论计算模型。针对边界条件和形状较为复杂的壁板,提出了钻铆连接过程的“体-壳”数值建模方法和流程。上述模型和方法解释了铆接循环间的相互影响,以及铆接变形的具体表现形式,实现了长条板件铆接变形的理论预估。(3)复杂边界下壁板铆接变形计算的“局部-整体”映射模型构建,边界条件和铆接顺序对变形的影响规律分析。针对壁板类组件结构形式复杂、铆接变形计算量大的特点,分析了零件的结构特点和工艺流程,构建了面向局部结构固有变形计算的有限元模型;基于等效刚度法,对壁板结构中影响网格划分的结构进行简化和等效,提出了适用于壁板类组件铆接点位确定、固有变形加载和边界条件定义的方法,结合壁板“体-壳”连接数值建模方法,构建了面向壁板铆接整体变形预测的“局部-整体”映射模型;研究了边界条件、铆接顺序对变形的影响。计算结果表明,建立的数值计算模型能够显著减小计算时间;当边界完全固定时,被连接件之间会产生间隙;当一端为自由边界时,会出现翘曲现象,而跳跃铆接方式可减小铆接变形。(4)基于克里金-粒子群的工艺参数优化方法和基于遗传蚁群算法的路径规划模型设计研究。针对壁板铆接局部变形和整体变形的控制需求,以提高壁板铆接变形均匀性和平滑度为目标,建立了相应的评价方法。提出了基于克里金-粒子群(Kriging-PSO)的单钉铆接工艺参数优化流程,构建了局部变形Kriging预测模型,利用PSO算法进行参数寻优,并通过实验进行了验证。通过壁板铆接区域划分,以路径最短、最大变形最小和整体变形均匀化为目标,提出了基于遗传蚁群算法(GA-ACA)的铆接路径规划模型。通过工艺优化,得出了影响局部变形的主要因素及其重要度排序,实现了壁板铆接路径和整体变形的多目标优化,有效抑制了壁板铆接变形。全文开展了大量的单钉铆接、多钉铆接和MA700壁板铆接的变形实验,验证了文中建立的压铆力计算模型、单钉数值模型、长条板件铆接变形理论计算模型和壁板铆接变形“局部-整体”映射模型,表明文中所建模型的正确性和有效性。