專利名稱：一種緊固件載荷變形曲線數(shù)值仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)值仿真領(lǐng)域，特別是涉及到一種緊固件載荷變形曲線數(shù)值仿真方法。
背景技術(shù)：
對飛機(jī)鉚接結(jié)構(gòu)緊固件載荷的分配計(jì)算，除了常規(guī)的有限元分析方法和工程分析方法外，工程中發(fā)展了一種基于緊固件變形試驗(yàn)曲線(簡稱P-S試驗(yàn)曲線)的有限元非線性分析技術(shù)，即利用緊固件變形數(shù)據(jù)和非線性有限元相結(jié)合方式，來確定緊固件載荷分配，分析時把緊固件變形數(shù)據(jù)置于模型中，然后利用有限元非線性求解功能獲得鉚接結(jié)構(gòu)各個緊固件所分配的載荷。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精度高，適用于對結(jié)構(gòu)總體有限元建模分析中或細(xì)節(jié)有限元建模分析中。 目前工程計(jì)算中所采用的P-δ曲線來自試驗(yàn)，即利用試驗(yàn)獲得不同板厚不同類型的緊固件載荷變形曲線。這種方法的優(yōu)點(diǎn)能真實(shí)地獲得緊固件受載情況，其缺點(diǎn)是1)需要試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)件和試驗(yàn)夾具；2)需要具備一定試驗(yàn)知識的人按一定試驗(yàn)流程來完成，不宜一般工程人員掌握；3)費(fèi)時費(fèi)力和費(fèi)錢。因此，需要發(fā)展一種數(shù)值模擬方法，通過數(shù)值仿真獲得緊固件載荷變形曲線。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的提供一種緊固件載荷變形曲線數(shù)值仿真方法，能真實(shí)反映加載過程鉚釘剛度變化的數(shù)值，以數(shù)值仿真代替試驗(yàn)，節(jié)省時間和節(jié)約成本。技術(shù)方案一種緊固件載荷變形曲線數(shù)值仿真方法，包括以下步驟步驟一、根據(jù)含緊固件的實(shí)際結(jié)構(gòu)抽象出力學(xué)模型從飛機(jī)結(jié)構(gòu)中切出一塊含有緊固件的結(jié)構(gòu)，施加力學(xué)邊界也即支持結(jié)構(gòu)、約束，建立緊固件變形分析的力學(xué)模型；步驟二、形成有限元數(shù)值仿真模型對力學(xué)模型進(jìn)行有限元離散化處理，建立接觸關(guān)系、約束，給緊固件和連接板賦予彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并施加載荷，形成有限元數(shù)值仿真模型；步驟三、進(jìn)行仿真分析使用商用軟件利用有限元模型進(jìn)行數(shù)值仿真分析，獲得緊固件的載荷變形曲線；由于緊固件變形S涵蓋緊固件自身彎曲、剪切和擠壓變形和緊固件釘孔的擠壓變形，計(jì)算時采用這樣方法，即在緊固件兩側(cè)的上下板縱向?qū)ΨQ面上取兩點(diǎn)，計(jì)算沿載荷方向的相對位移Sb，然后減去上下板的變形，它們的差值則為鉚釘變形δ，也即
權(quán)利要求
1.一種緊固件載荷變形曲線數(shù)值仿真方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、根據(jù)含緊固件的實(shí)際結(jié)構(gòu)抽象出力學(xué)模型從飛機(jī)結(jié)構(gòu)中切出一塊含有緊固件的結(jié)構(gòu)，施加力學(xué)邊界也即支持結(jié)構(gòu)、約束，建立緊固件變形分析的力學(xué)模型；步驟二、形成有限元數(shù)值仿真模型對力學(xué)模型進(jìn)行有限元離散化處理，建立接觸關(guān)系、約束，給緊固件和連接板賦予彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并施加載荷，形成有限元數(shù)值仿真模型；步驟三、進(jìn)行仿真分析使用商用軟件利用有限元模型進(jìn)行數(shù)值仿真分析，獲得緊固件的載荷變形曲線；由于緊固件變形δ涵蓋緊固件自身彎曲、剪切和擠壓變形和緊固件釘孔的擠壓變形，計(jì)算時采用這樣方法，即在緊固件兩側(cè)的上下板縱向?qū)ΨQ面上取兩點(diǎn)，計(jì)算沿載荷方向的相對位移Sb，然后減去上下板的變形，它們的差值則為鉚釘變形δ，也即
全文摘要
本發(fā)明屬于航空強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)值仿真領(lǐng)域，特別是涉及到一種緊固件載荷變形曲線數(shù)值仿真方法，包括根據(jù)含緊固件的實(shí)際結(jié)構(gòu)抽象出力學(xué)模型的步驟，形成有限元數(shù)值仿真模型的步驟，進(jìn)行仿真分析的步驟。本發(fā)明建立了鉚釘載荷變形曲線的數(shù)值仿真方法，通過數(shù)值仿真分析獲得緊固件載荷變形曲線。以簡單的數(shù)值仿真計(jì)算來代替試驗(yàn)，在不降低精度的情況下，獲得滿足工程要求的緊固件載荷變形曲線。仿真分析方法簡單，計(jì)算效率高。本發(fā)明解決了工程結(jié)構(gòu)分析中精確確定緊固件力的分配瓶頸，為工程人員采用商用有限元軟件分析鉚接結(jié)構(gòu)極限承載能力提供了技術(shù)支持；加快了飛機(jī)結(jié)構(gòu)研發(fā)進(jìn)度，節(jié)約新機(jī)研發(fā)成本。
文檔編號G06F17/50GK103020350SQ20121052795
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者吳存利, 段世慧 申請人:中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所