利用轴向力，将零件铆钉孔内钉杆镦粗并形成钉头，使多个零件相连接的方法，称为铆接。根据结合件的特点，可以分类如下。
■活动铆接。结合件可以相互转动，不是刚性连接。
例如：剪刀，钳子。
■固定铆接。结合件不能相互活动，属于刚性连接。
也即强固铆接（坚固铆接），应用于结构需要有足够的强度、承受强大作用力的地方。
■密封铆接。铆缝严密，不漏气体、液体，属于刚性连接，分紧密铆接与强密铆接。
紧密铆接，应用于低压容器装置，这种铆接只能承受很小的均匀压力，但要求接缝处非常严密，以防止渗漏，如气筒、水箱和油罐等；强密铆接（坚固紧密铆接），这种铆接不但能承受很大的压力，而且要求接缝非常紧密，即使在较大压力下，液体或气体也保持不渗漏。
也可以按铆接方法进行分类。
■冷铆铆接时，铆钉不需加热，直接镦出铆合头，直径在8mm以下的钢制铆钉都可以用冷铆方法铆接。采用冷铆时铆钉的材料必须具有较高的塑性。
■热铆是把整个铆钉加热到一定温度，然后再铆接。因铆钉受热后塑性好，容易成型，而且冷却后铆钉杆收缩，还可加大结合强度。
■混合铆在铆接时，只把铆钉的铆合头端部加热。对于细长的铆钉，采用这种方法，可以避免铆接时铆钉杆的弯曲。
铆接的工艺过程有钻孔、锪孔、去毛刺、插入铆钉、顶模（顶把）顶住铆钉、旋铆机铆成型（或手工镦紧、镦粗、铆成、罩形）。
本例将分析如图16-94所示的工件的铆接过程。
图16-94 铆接工件模型
图16-94中，铆钉的直径为6mm，钉头直径为11mm、高为3.9mm，铆钉杆长为15mm，工件厚度为6mm，铆钉孔直径为6.2mm，铆钉材料为钢，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，密度为7800 kg/m3，塑性材料参数见表16-3。
表16-3塑性材料参数
（1）启动ABAQUS/CAE，开始建模。进入“部件”模块，单击
按钮，创建一个轴对称可变形壳实体，单击“继续”，进入草图界面绘制图16-95所示的草图。
连续单击中键，完成部件如图16-96所示。
图16-95 截面草图
图16-96 铆钉
单击
按钮，创建一个轴对称可变形壳实体，单击“继续”，进入草图界面绘制图16-97所示的草图。连续单击中键，完成部件如图16-98所示。
图16-97 截面草图
图16-98 工件
单击
按钮，创建一个轴对称可变形壳实体，单击“继续”，进入草图界面绘制图16-99所示的草图。连续单击中键，完成部件如图16-100所示。
图16-99 截面草图
图16-100 工具
完成部件的创建，此时应有如图16-101“部件管理器”所示的三个部件。
图16-101 “部件管理器”对话框
（2）完成部件的创建，开始定义材料。本例中所有材料均为可变形体，但工具与工件的强度远远大于铆钉，可以得到接近于刚性的效果。
单击
按钮，创建图16-102所示的两个材料。如图16-103所示为高强度材料的设置，用于工具及工件，弹性模量“1E13”，泊松比为“0.4”，密度为“8000”。
图16-102 “材料管理器”对话框
图16-103 高强材料—RIGID
使用命令创建方法如下。
如图16-104所示为Steel材料的设置。图16-105所示为密度参数的设置。Steel材料使用命令创建的方法如下。
图16-104 Steel材料设置
图16-105 密度设置
图16-106所示为塑性参数的设置。图16-107所示为弹性材料参数的设置。
图16-106 塑性参数设置
图16-107 弹性参数设置
完成材料定义后，创建两个实体截面，分别对应两种材料，将Steel材料对应的截面指派给铆钉，将RIGID材料对应的截面指派给工具与工件。
（3）完成截面指派，进入“装配”模块。单击
按钮，将三个部件实例化如图16-108所示。单击
按钮，调整实例位置。
工具上表面距铆钉头顶点为-0.0224，工件下表面与铆钉头底面贴合，水平方向已是对齐的不用调整。调整后的实例位置如图16-109所示。
在“关键字编辑器”中直接输出如下命令，可以直接将实例放置到安装位置。
图16-108 实例化
图16-109 装配完成
（4）进入“分析步”模块。单击
按钮，创建一个显式动力分析步，如图16-110所示。在图16-111所示的“编辑分析步”对话框中，设置“时间长度”为“0.5”，“几何非线性”默认为“开”。
图16-110 “分析步管理器”对话框
图16-111 “编辑分析步”对话框
分析步的设置如以下命令所示。
单击
按钮，创建场输出请求，如图16-112所示，定义输出的量为“A，CSTRESS，EVF，LE，PE，PEEQ，PEEQVAVG，PEVAVG，RF，S，SVAVG，U，V，”。
单击
按钮，创建历程输出请求，如图16-113所示，定义输出的量为“ALLAE，ALLCD，ALLDMD，ALLFD，ALLIE，ALLKE，ALLPD，ALLSE，ALLVD，ALLWK，ETOTAL，”。
图16-112 “编辑场输出请求”对话框
图16-113 “编辑历程输出请求”对话框
（5）进入“相互作用”模块。单击
按钮，按图16-114创建一个相互作用属性，需要定义切向与法向行为。如图16-115所示为切向行为设置，定义罚函数，“摩擦系数”为“0.2”。
如图16-116所示为法向行为设置，定义为“硬接触”。
图16-114 “编辑接触属性”对话框
图16-115 切向行为设置
图16-116 法向行为设置
在“关键字编辑器”中，输出以下命令，完成相互作用属性创建，在“相互作用”模块中可以直接调用这一属性。
单击
按钮，创建图16-117所示的三个相互作用，类型均为“表面与表面接触”。
图16-117 相互作用管理器
第一个相互作用“Int-1”为铆钉与工具的接触按图16-118进行设置，选择“运动接触法”与上一步定义的相互作用属性，接触面如图16-119所示。
图16-118 “编辑相互作用”对话框
图16-119 接触面
注意本例中使用“关键字编辑器”与界面操作的不同。如果使用“关键字编辑器”，以下命令应定义在分析步之中。
第二个相互作用“Int-2”为铆钉与工件的接触按图16-120进行设置，选择“运动接触法”与上一步定义的相互作用属性，接触面如图16-121所示。
图16-120 “编辑相互作用”对话框
图16-121 接触面
与Int-1类似，以下命令应定义在分析步中。
第三个相互作用“Int-3”为铆钉头与工件的接触按图16-122进行设置，选择“运动接触法”与上一步定义的相互作用属性，接触面如图16-123所示。
图16-122 “编辑相互作用”对话框
图16-123 接触面
这个相互作用的命令也是创建在STEP块中的，注意不要混淆位置。
执行“相互作用→接触控制→创建”命令，创建一个图16-124所示的接触控制。勾选“快速本地跟踪”，输入“罚刚度因子”为“1.5”，“翘曲检查增量”为“20”，“用于区分高度翘曲小面的角度标准（度）”为“5”，单击“确定”完成。
图16-124 “编辑接触控制”对话框
在图16-118、图16-120、图16-122中的“编辑相互作用”对话框中均选择上述接触控制，所有的相互作用均选择Initial分析步，但在命令中，依然是在第一个分析步中定义而不是初始分析步中。
在上述创建相互作用过程中的*Contact Controls命令即用于接触控制的定义，cpset参数用于选择使用的相互作用，scale penalty参数指定了罚刚度因子，warp cut off参数定义了用于区分高度翘曲小面的角度标准，角度的单位是度。
单击
按钮，创建一个刚体约束如图16-125所示，“区域类型”为“体（单元）”，选择图16-126所示的区域及参考点。
图16-125 “编辑约束”对话框
图16-126 刚体约束
（6）完成相互作用定义，进入“载荷”模块，如图16-127所示，将定义四个边界条件以模拟加载的过程，在进行任何有限单元法的分析时，应尽量使用位移加载的方式。
第一个边界条件BC-1定义在Initial分析步，按图16-128设置，类型为“对称/反对称/完全固定”，约束的边如图16-129所示，选择“XSYMM（U1=UR2=UR3=0）”，单击“确定”完成。
图16-127 “编辑约束”对话框
图16-129 约束的边
也可以把以下命令插入在STEP块之前。
第二个边界条件BC-2定义在Initial分析步，按图16-130设置，类型为“位移/转角”，约束的边如图16-131所示，选择“U1”、“U2”、“UR3”，单击“确定”完成。
(www.xing528.com)
图16-130 边界条件BC-2设置
图16-131 约束的边
也可以把以下命令插入在BC-1的代码块之后。
图16-128 边界条件BC-1设置
第三个边界条件BC-3定义在Initial分析步，按图16-132设置，类型为“位移/转角”，约束的边如图16-133所示，选择“U1”、“U2”、“UR3”，单击“确定”完成。
图16-132 边界条件BC-3设置
图16-133 约束的边
以下命令定义在BC-2的代码块之后。
第四个边界条件BC-4定义在Step-1分析步，按图16-134设置，类型为“位移/转角”，约束的边如图16-135所示，选择“U1”、“U2”、“UR3”，输入U2为“-0.0061”。也可以直接将以下命令插入在STEP块中。
图16-134 边界条件BC-3设置
单击
按钮，创建一个图16-136所示的幅值，输入图中的幅值曲线。
图16-135 约束的边
图16-136 “编辑幅值”对话框
如果预先将以下命令插入在“关键字编辑器”中，则可以直接调用这个幅值。
图16-137 “全局种子”对话框
在图16-134所示的“编辑边界条件”对话框中选择这个幅值，单击“确定”完成全部边界条件的定义。
（7）进入“网格”模块，在
工具中，选择对象为“部件”，选择“Rivet”部件，单击
按钮，弹出图16-137所示的“全局种子”对话框，输入全局种子的“近似全局尺寸”为“0.001”，单击“确定”，完成铆钉布种如图16-138所示。
图16-138 布种
单击
按钮，弹出图16-139所示的“网格控制属性”对话框，选择网格划分技术为“自由”。
单击
按钮，弹出图16-140所示的“单元类型”对话框，选择CAX4R单元（四结点双线性轴对称四边形单元、减缩积分、沙漏控制）。
完成后单击
按钮进行划分，划分的网格如图16-141所示。
图16-139 “网格控制属性”对话框
图16-140 “单元类型”对话框
图16-141 网格（铆钉）
对其余两个部件参考上述操作，进行同样的设置，划分完成网格，如图16-142、图16-143所示。
图16-142 网格（工具）
图16-143 网格（工件）
（8）完成网格划分后，进入“作业”模块，单击
按钮，创建一个图16-144所示的作业，在“并行”选项卡中选择要调用的CPU参数，单击“确定”，即可提交计算。
图16-144 编辑作业
本例提供了完整INP文件，读者可以参考代码，自行编写。
（9）完成计算后，即可进行后处理。进入“可视化”模块。
单击
按钮，显示模型的变形图，图16-145所示为INC=25时的变形图。图16-146所示为INC=60时的变形图。
图16-145 变形图，INC=25
图16-146 变形图，INC=60
图16-147所示为INC=110时的变形图。图16-148所示为INC=150时的变形图。
图16-147 变形图，INC=110
图16-148 变形图，INC=150
图16-149所示为INC=180时的变形图。图16-150所示为INC=200时的变形图。
图16-149 变形图，INC=180
图16-150 变形图，INC=200
在
工具中，将变量改为“S”（Mises应力），显示应力云图。图16-151所示为INC=25时的应力云图。图16-152所示为INC=60时的应力云图。
图16-151 应力云图，INC=25
图16-152 应力云图，INC=60
图16-153所示为INC=110时的应力云图。图16-154所示为INC=150时的应力云图。
图16-153 应力云图，INC=110
图16-154 应力云图，INC=150
图16-155所示为INC=180时的应力云图。图16-156所示为INC=200时的应力云图。
图16-155 应力云图，INC=180
图16-156 应力云图，INC=200
在
工具中，将变量改为“LE”（对数应变），显示对数应变云图。图16-157所示为INC=25时的对数应变云图。图16-158所示为INC=60时的对数应变云图。
图16-157 对数应变云图，INC=25
图16-158 对数应变云图，INC=60
图16-159所示为INC=110时的对数应变云图。图16-160所示为INC=150时的对数应变云图。
图16-159 对数应变云图，INC=110
图16-160 对数应变云图，INC=150
图16-161所示为INC=180时的对数应变云图。图16-162所示为INC=200时的对数应变云图。
图16-161 对数应变云图，I N C=180
图16-162 对数应变云图，INC=200
在
工具中，将变量改为“PE”（塑性应变），显示塑性应变云图。图16-163所示为INC=25时的塑性应变云图。图16-164所示为INC=60时的塑性应变云图。
图16-163 塑性应变云图，I N C=25
图16-164 塑性应变云图，INC=60
图16-165所示为INC=110时的塑性应变云图。图16-166所示为INC=150时的塑性应变云图。
图16-165 塑性应变云图，I N C=110
图16-166 塑性应变云图，INC=150
图16-167所示为INC=180时的塑性应变云图。图16-168所示为INC=200时的塑性应变云图。
图16-167 塑性应变云图，I N C=180
图16-168 塑性应变云图，INC=200
单击
按钮，弹出图16-169所示的“历程输出”对话框。选择其中的变量，可以绘制相应的曲线。
图16-169“历程输出”对话框
图16-170所示为ALLWK（对外做功）曲线，图16-171所示为ALLAE（伪应变能）曲线。
图16-170 ALLWK（对外做功）曲线
图16-171 ALLAE（伪应变能）曲线
图16-172所示为ALLFD（摩擦耗散）曲线，图16-173所示为ALLIE（内能）曲线。
图16-172 ALLFD（摩擦耗散）曲线
图16-173 ALLIE（内能）曲线
图16-174所示为ALLKE（动能）曲线，图16-175所示为ALLSE（应变能）曲线。
图16-174 ALLKE（动能）曲线
图16-175 ALLSE（应变能）曲线
图16-176所示为ALLPD（塑性耗散）曲线，图16-177所示为ETOTAL（总能量）曲线。
图16-176 ALLPD（塑性耗散）曲线
图16-177 ETOTAL（总能量）曲线
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