CN113435077B - 一种紧固件连接结构中强度参数确定方法 - Google Patents

一种紧固件连接结构中强度参数确定方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于紧固件选用技术领域，具体涉及一种紧固件连接结构中强度参数确定方法，包括：基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型；基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷；基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷。

Description

一种紧固件连接结构中强度参数确定方法
技术领域
本申请属于紧固件选用技术领域，具体涉及一种紧固件连接结构中强度参数确定方法。
背景技术
飞机上存在大量以紧固件连接的部位，在选用紧固件时，多是将计算得到的作用与紧固件上的拉伸、剪切载荷以及作用于被连接件上的挤压载荷，分别与选用标准中的紧固件抗拉、剪切强度，以及被连接件材料上挤压强度比较，以此选用具有相应强度参数的紧固件，以该种选用紧固件存在以下缺陷：
其选用紧固件的强度参数，基于计算得到的作用与紧固件上的拉伸、剪切载荷以及作用于被连接件上的挤压载荷与选用标准中的相关参数比较得到，所依靠的选用标准中并未考虑紧固件与被连接件连接组合的影响，致使选用的紧固件在实际连接结构中发生破坏的情形时有发生，并由此引发危险事故，使人们的生命、财产遭受巨大损失。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种紧固件连接结构中强度参数确定方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种紧固件连接结构中强度参数确定方法，包括：
基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型；
基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷；
基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述紧固件应用参数包括紧固件的类型、规格、材料；
所述被连接件应用参数包括被连接件的材料、厚度；
所述紧固件被连接件间载荷加载参数包括紧固件预紧力、载荷加载方式。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述载荷加载方式为单钉加载或双钉加载。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型，具体为：
基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数，通过ABAQUS程序调用构建紧固件强度参数计算模型。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型时，以FindAt函数，定位指定坐标处的实体、面、线、点。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷，以及基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷时，采用ABAQUS/Standard进行求解。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷，具体为：
基于紧固件强度参数计算模型，采用二次模量法计算得到紧固件的屈服载荷。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型，采用二次模量法计算得到紧固件的屈服载荷，具体为：
基于紧固件强度参数计算模型，向紧固件施加载荷，在达到第一载荷设定值后，卸载载荷至第二载荷设定值，其后继续向紧固件施加载荷；
在向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上，以卸载载荷至第二载荷设定值后继续向紧固件施加载荷阶段的斜率，过（0.04D，0）做直线，以该直线与支反力-位移曲线交点对应的载荷为屈服载荷；其中，
D为被连接件上的孔径或紧固件钉杆直径的小数等效值。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，若向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上存在应变硬化，则将向紧固件施加载荷达到第一载荷设定值阶段的曲线外延，以该外延的曲线与卸载载荷至第二载荷设定值后继续向紧固件施加载荷阶段的斜率过（0.04D，0）直线的交点对应的载荷为屈服载荷。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述第一载荷设定值为预估紧固件屈服载荷的110%-120%；
所述第二载荷设定值为预估紧固件屈服载荷的80%-90%。
根据本申请的至少一个实施例，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷，具体为：
提取支反力-位移的曲线上的最大载荷作为极限载荷。
附图说明
图1是本申请实施例提供的紧固件连接结构中强度参数确定方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的紧固件连接结构中强度参数确定方法的示意图；
图3是本申请实施例提供的向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上存在一种应变硬化情形时，得到屈服载荷的示意图；
图4是本申请实施例提供的向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上存在另一种应变硬化情形时，得到屈服载荷的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
一种紧固件连接结构中强度参数确定方法，包括：
基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型；
基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷；
基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷。
对于上述实施例公开的紧固件连接结构中强度参数确定方法，领域内技术人员可以理解的是，其基于固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷、强度载荷，由于构建的固件强度参数计算模型中包含紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数信息，紧固件的屈服载荷、强度载荷置于与被连接件的连接结构中得到，具有较高的准确性，基于此对紧固件进行评估、选用，可靠性较高。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述紧固件应用参数包括紧固件的类型、规格、材料；
所述被连接件应用参数包括被连接件的材料、厚度；
所述紧固件被连接件间载荷加载参数包括紧固件预紧力、载荷加载方式。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述载荷加载方式为单钉加载或双钉加载。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型，具体为：
基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数，通过ABAQUS程序调用构建紧固件强度参数计算模型，其中，ABAQUS主程序可以通过cmd进行调用，并通过COMDLG32空间提供访问路径。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型时，以FindAt函数，定位指定坐标处的实体、面、线、点，进而实现实体网格种类修改，指定边网格种子加密等操作。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷，以及基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷时，采用ABAQUS/Standard进行求解，以保证计算精度，此外，为了保证计算过程收敛，可事先进行大量仿真计算，网格采用自适应方式，保证在接触大变形过程中网格不发生畸变。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷，具体为：
基于紧固件强度参数计算模型，采用二次模量法计算得到紧固件的屈服载荷。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型，采用二次模量法计算得到紧固件的屈服载荷，具体为：
基于紧固件强度参数计算模型，向紧固件施加载荷，在达到第一载荷设定值后，卸载载荷至第二载荷设定值，其后继续向紧固件施加载荷；
在向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上，以卸载载荷至第二载荷设定值后继续向紧固件施加载荷阶段的斜率，过（0.04D，0）做直线，以该直线与支反力-位移曲线交点对应的载荷为屈服载荷；其中，
D为被连接件上的孔径或紧固件钉杆直径的小数等效值。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，若向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上存在应变硬化，则将向紧固件施加载荷达到第一载荷设定值阶段的曲线外延，以该外延的曲线与卸载载荷至第二载荷设定值后继续向紧固件施加载荷阶段的斜率过（0.04D，0）直线的交点对应的载荷为屈服载荷。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述第一载荷设定值为预估紧固件屈服载荷的110%-120%；
所述第二载荷设定值为预估紧固件屈服载荷的80%-90%。
在一些可选的实施例中，上述的紧固件连接结构中强度参数确定方法中，所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷，具体为：
提取支反力-位移的曲线上的最大载荷作为极限载荷。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种紧固件连接结构中强度参数确定方法，其特征在于，包括：
基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型；
基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷；
基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷；
所述紧固件应用参数包括紧固件的类型、规格、材料；
所述被连接件应用参数包括被连接件的材料、厚度；
所述紧固件被连接件间载荷加载参数包括紧固件预紧力、载荷加载方式；
所述基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型，具体为：
基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数，通过ABAQUS程序调用构建紧固件强度参数计算模型；
所述基于紧固件应用参数、被连接件应用参数及其紧固件被连接件间载荷加载参数构建紧固件强度参数计算模型时，以FindAt函数，定位指定坐标处的实体、面、线、点；
所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷，以及基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷时，采用ABAQUS/Standard进行求解；
所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的屈服载荷，具体为：
基于紧固件强度参数计算模型，采用二次模量法计算得到紧固件的屈服载荷；
所述基于紧固件强度参数计算模型，采用二次模量法计算得到紧固件的屈服载荷，具体为：
基于紧固件强度参数计算模型，向紧固件施加载荷，在达到第一载荷设定值后，卸载载荷至第二载荷设定值，其后继续向紧固件施加载荷；
在向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上，以卸载载荷至第二载荷设定值后继续向紧固件施加载荷阶段的斜率，过（0.04D，0）做直线，以该直线与支反力-位移曲线交点对应的载荷为屈服载荷；其中，
D为被连接件上的孔径或紧固件钉杆直径的小数等效值；
若向紧固件施加载荷过程的支反力-位移曲线上存在应变硬化，则将向紧固件施加载荷达到第一载荷设定值阶段的曲线外延，以该外延的曲线与卸载载荷至第二载荷设定值后继续向紧固件施加载荷阶段的斜率过（0.04D，0）直线的交点对应的载荷为屈服载荷；
所述基于紧固件强度参数计算模型计算得到紧固件的极限载荷，具体为：
提取支反力-位移的曲线上的最大载荷作为极限载荷。
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