本申請(qǐng)屬于螺栓有限元建模，尤其涉及一種帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法。

背景技術(shù)：

1、建立螺栓連接高保真有限元模型，是對(duì)螺栓連接開展研究的前提，現(xiàn)有研究中，針對(duì)普通螺栓已經(jīng)有一些有限元模型建模方法。但帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)與普通螺栓具有較大區(qū)別，現(xiàn)有建模方法無(wú)法對(duì)螺套結(jié)構(gòu)開展精確有限元模型建模。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)旨在提出一種帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法，以解決現(xiàn)有建模方法無(wú)法對(duì)螺套結(jié)構(gòu)開展精確有限元模型建模的問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法，包括：

4、根據(jù)確定的螺栓、螺母和螺套的螺紋幾何特征建立螺母和螺栓胚模型，通過(guò)螺母、螺栓螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式對(duì)螺母、螺栓胚模型的有限元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，生成螺母和螺栓的螺紋特征；

5、以螺栓螺紋起始點(diǎn)為起點(diǎn)，并沿螺栓軸向建立等直徑螺旋線；

6、根據(jù)螺套的尺寸建立螺套截面平面，并基于該平面構(gòu)建二維面網(wǎng)格單元；

7、將二維面網(wǎng)格單元沿螺旋線掃掠生成螺套體單元，其中，掃掠后生成的所述螺套體單元具有內(nèi)、外螺紋面，且分別與螺栓外螺紋和螺母內(nèi)螺紋相匹配；

8、建立螺栓頭部及被連接件，以形成完整的螺栓-螺套-螺母有限元模型。

9、進(jìn)一步地，根據(jù)確定的螺套尺寸、以及螺母和螺栓的規(guī)格，建立相應(yīng)規(guī)格的螺母、螺栓螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式，所述螺栓的外螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式對(duì)應(yīng)所述螺套的內(nèi)螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式，所述螺母的內(nèi)螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式對(duì)應(yīng)所述螺套的外螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式。

10、進(jìn)一步地，所述螺栓的外螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

11、；

12、所述螺母的內(nèi)螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

13、；

14、其中，，，，，，，，，，，，，，；

15、式中，表示螺栓的公稱直徑，表示齒根半徑，表示螺紋工作高度，表示螺紋特征的半徑，表示單位螺距螺紋層數(shù)，表示內(nèi)螺紋齒頂特征半徑，表示截面的柱坐標(biāo)角度，表示螺紋升角后的方位角，表示螺紋螺距，表示旋轉(zhuǎn)角度，表示螺紋特征在該角度上的直徑。

16、進(jìn)一步地，螺母和螺栓的螺紋起始點(diǎn)具有相同的相位角。

17、進(jìn)一步地，建立等直徑螺旋線時(shí)，螺旋線旋向、螺距、半徑與螺栓螺紋外沿保持一致。

18、進(jìn)一步地，所述根據(jù)螺套的尺寸建立螺套截面平面，并基于該平面構(gòu)建二維面網(wǎng)格單元，包括：

19、利用keypoint命令建立螺套截面關(guān)鍵點(diǎn)，連接所述關(guān)鍵點(diǎn)形成封閉的截面平面，利用mesh200單元的面網(wǎng)格命令對(duì)截面平面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以對(duì)該截面平面建立二維面網(wǎng)格。

20、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)所述的帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法具有以下有益效果：

21、本申請(qǐng)所述的帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法能夠根據(jù)確定螺栓、螺母和螺套的螺紋幾何特征，并分別建立螺栓、螺母和螺套有限元模型，并實(shí)現(xiàn)螺紋間的準(zhǔn)確配合，有助于對(duì)帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)的后續(xù)研究和使用。

技術(shù)特征：

1.一種帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺栓的外螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)螺套的尺寸建立螺套截面平面，并基于該平面構(gòu)建二維面網(wǎng)格單元，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N帶有螺套的螺栓連接結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模方法，包括：根據(jù)確定的螺栓、螺母和螺套的螺紋幾何特征建立螺母和螺栓胚模型，通過(guò)螺母、螺栓螺紋數(shù)學(xué)表達(dá)式對(duì)螺母、螺栓胚模型的有限元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，生成螺母和螺栓的螺紋特征；以螺栓螺紋起始點(diǎn)為起點(diǎn)，并沿螺栓軸向建立等直徑螺旋線；根據(jù)螺套的尺寸建立螺套截面平面，并基于該平面構(gòu)建二維面網(wǎng)格單元；將二維面網(wǎng)格單元沿螺旋線掃掠生成螺套體單元，其中，掃掠后生成的螺套體單元具有內(nèi)、外螺紋面，且分別與螺栓外螺紋和螺母內(nèi)螺紋相匹配；建立螺栓頭部及被連接件形成完整的螺栓?螺套?螺母有限元模型。本申請(qǐng)通過(guò)建立螺栓、螺母和螺套有限元模型，能夠?qū)崿F(xiàn)螺紋間的準(zhǔn)確配合。

技術(shù)研發(fā)人員：周泉知,柳思成,沈超,盧浩,李瑀衡,許彥偉,劉燕,徐磊欣,牟軍,符杰,劉亞濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：航天精工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19