Study on tensile strength prediction and test validation of blind bolted rivets with large flange

SUN Yuyin; FENG Jiaming; JIN Wanjun; LIAO Ridong

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.016

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Study on tensile strength prediction and test validation of blind bolted rivets with large flange

更新时间：2025-09-22

- Study on tensile strength prediction and test validation of blind bolted rivets with large flange
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 9, Pages: 174-181(2025)
- 作者机构：
  
  1.北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081
  2.中国航空工业标准件制造有限责任公司，贵阳 550014
- 作者简介：
  
  LIAO Ridong, E-mail: liaord@bit.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.016
  CLC：
- Received：08 March 2025，
  
  Revised：2025-05-19，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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孙宇茵，丰佳铭，金万军，等. 大底脚螺纹抽钉抗拉强度预测与试验验证研究［J］. 机械强度，2025，47（9）：174-181.

SUN Yuyin，FENG Jiaming，JIN Wanjun，et al. Study on tensile strength prediction and test validation of blind bolted rivets with large flange［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：174-181.
孙宇茵，丰佳铭，金万军，等. 大底脚螺纹抽钉抗拉强度预测与试验验证研究［J］. 机械强度，2025，47（9）：174-181. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.016.

SUN Yuyin，FENG Jiaming，JIN Wanjun，et al. Study on tensile strength prediction and test validation of blind bolted rivets with large flange［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：174-181. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.016.

摘要

大底脚螺纹抽钉作为单面连接标准件广泛应用于航空航天领域，其最小拉伸载荷是有明确规定标准的机械性能之一。但目前大底脚螺纹抽钉抗拉强度的计算方法尚未成熟，为了完善大底脚螺纹抽钉的正向设计流程，实现其抗拉强度的预测，针对其在拉伸过程中的失效模式进行了研究。首先，力学分析表明，大底脚螺纹抽钉在拉伸过程中由于应力集中存在成型套断裂、墩头断裂、钉套沉头断裂3种失效模式。然后，通过有限元仿真提出了一种大底脚螺纹抽钉抗拉强度预测方法，能够获取其拉伸失效模式和抗拉强度。最后，通过液压测试系统对某型号大底脚螺纹抽钉进行了拉伸试验，得到了具体失效模式和力-位移曲线。试验结果验证了预测方法的准确性，为提升大底脚螺纹抽钉的连接强度，实现其正向设计流程中抗拉强度的预测提供了参考。

Abstract

Blind bolted rivets with large flange are widely used as standard fasteners for single-side connection in the aerospace industry

and their minimum tensile load is one of the clearly specified mechanical properties. However

the current method for calculating the tensile strength of blind bolted rivets with large flanges is not yet fully developed. In order to improve the forward design process of blind bolted rivets with large flanges and predict their tensile strength

the failure modes during the tensile process were investigated. First

mechanical analysis reveals three failure modes due to stress concentration: the breakage of the forming sleeve

breakage of the head

and indentation of the nut sleeve. Then

a finite element simulation was used to propose a prediction method for the tensile strength of blind rivet nuts with large flanges

which helps obtain the failure modes and predict the tensile strength. Finally

a hydraulic testing system was used to conduct tensile tests on a specific model of blind bolted rivets with a large flange

the specific failure modes and force-displacement curves are obtained. The accuracy of the proposed prediction method is verified by the test result. This study provides a reference for improving the connection strength of blind bolted rivets with large flanges and enables the prediction of tensile strength in the forward design process.

关键词

Keywords

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