一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法技术

本发明专利技术涉及结构强度分析技术领域，特别是涉及一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法。对现有的结构进行受力形式初步工程分析，对结构中的次承力受力因素不予考虑，对主要的关键结构进行细节分解，以便进行前处理建模；反复迭代；依据计算，确定本体及螺栓结构精确应力数值；提取连接螺栓载荷并查看螺栓关键部位的变形数值，依据刚度指标确定结构刚度是否合理。提高计算分析精度；解决了“结构重量偏于保守”的问题，有效减轻结构重量。克服了现有“线弹性”法相对保守的缺陷。缩短了研制周期，降低了研制成本。

【技术实现步骤摘要】
一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法
本专利技术涉及结构强度分析
，特别是涉及一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法。
技术介绍
现代大型飞机广泛采用螺栓群—集中传载连接件传载飞机集中载荷，螺栓群连接时往往出现载荷分配不均匀的现象。目前，无论是解析法还是有限元素法，针对多钉连接钉载分配的计算基本局限于工程线弹性理论，此方法分析精确低，分析可靠性差。迫切需要一种新的方法对集中传载螺栓群进行精确螺栓载荷分析来弥补当前不足。
技术实现思路
专利技术目的:给出一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法。技术方案:一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法，包括以下步骤：(1)对现有的结构进行受力形式初步工程分析，对结构中的次承力受力因素不予考虑，对主要的关键结构进行细节分解，以便进行前处理建模包括2)-5)；2)集中传载结构通过螺栓连接，考虑螺栓与本体结构实际接触状态变化，建立螺栓_框、螺栓_接头、接头_框的摩擦弹塑性接触对以模拟结构实际传力路线，结构接触对示意图见图1；3)框、接头本体结构局部进入塑性，考虑材料非线性的影响，对图2所示的材料塑性段进行线性化分解近似处理，输入螺栓及单双耳相应的塑性数据，以便对应力水平、载荷传递路径进行精确模拟；4)大集中载荷下结构产生大应变，几何非线性作用其中，几何非线性作用使结构的应力扩散范围、扩散路径发生变化，分析中考虑其影响以准确表征其变化；5)对高应力螺栓-框、螺栓—接头接触区域进行小尺寸二次单元六面体网格剖分模拟结构传载及关注部位应力水平，对其他区域进行一次的粗网格剖分，结构有限元网格图见图3；(2)鉴于三种非线性耦合作用，应力求解是反复迭代的过程；(3)依据计算，确定本体及螺栓结构精确应力数值；提取连接螺栓载荷并查看螺栓关键部位的变形数值，依据刚度指标确定结构刚度是否合理。进一步的，步骤(2)中求解过程选用ABAQUS/Standard静态求解器进行求解；采用Newton-ruphson作为一种分段线性化的求解方法，迭代容易实现，对于硬化不显著的材料采用割线刚度，保证较快的收敛于精度应力解。进一步的，步骤1中所述次承力受力因素包括垫板、垫片、螺纹等。有益技术效果1)对大载荷作用下的螺栓群集中传载结构进行精确载荷分配分析，提高计算分析精度；2)高精度的螺栓群载荷分配模拟解决了“结构重量偏于保守”的问题，有效减轻结构重量。3)求解精度提高，克服了现有“线弹性”法相对保守的缺陷。4)本专利技术缩短了研制周期，降低了研制成本。附图说明图1为螺栓—框、螺栓—接头接触示意图,图2为螺栓、本体结构塑性流动示意图,图3为集中传载结构有限元网格剖分图,图4为螺栓承载力变化趋势图。具体实施方式一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法，包括以下步骤：(1)对现有的结构进行受力形式初步工程分析，对结构中的次承力受力因素不予考虑，对主要的关键结构进行细节分解，以便进行前处理建模包括2)-5)；2)集中传载结构通过螺栓连接，考虑螺栓与本体结构实际接触状态变化，建立螺栓_框、螺栓_接头、接头_框的摩擦弹塑性接触对以模拟结构实际传力路线，结构接触对示意图见图1；3)框、接头本体结构局部进入塑性，考虑材料非线性的影响，对图2所示的材料塑性段进行线性化分解近似处理，输入螺栓及单双耳相应的塑性数据，以便对应力水平、载荷传递路径进行精确模拟；4)大集中载荷下结构产生大应变，几何非线性作用其中，几何非线性作用使结构的应力扩散范围、扩散路径发生变化，分析中考虑其影响以准确表征其变化；5)对高应力螺栓-框、螺栓—接头接触区域进行小尺寸二次单元六面体网格剖分模拟结构传载及关注部位应力水平，对其他区域进行一次的粗网格剖分，结构有限元网格图见图3；(2)鉴于三种非线性耦合作用，应力求解是反复迭代的过程；(3)依据计算，确定本体及螺栓结构精确应力数值；提取连接螺栓载荷并查看螺栓关键部位的变形数值，依据刚度指标确定结构刚度是否合理。计算分析得到各个螺栓载荷数值，见图4。由图4数据，外翼翼尖、内外两排螺栓承载剪力之比为7：1。线弹性计算内外两排螺栓承载剪力之比为12：1。线弹性解偏于保守71％，结构减重21.3％，此说结果已经得到试验验证。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对现有的结构进行受力形式初步工程分析，对结构中的次承力受力因素不予考虑，对主要的关键结构进行细节分解，以便进行前处理建模；(2)鉴于三种非线性耦合作用，应力求解是反复迭代的过程；(3)依据计算，确定本体及螺栓结构精确应力数值；提取连接螺栓载荷并查看螺栓关键部位的变形数值，依据刚度指标确定结构刚度是否合理。

【技术特征摘要】
1.一种集中传载结构钉群载荷分配计算方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对现有的结构进行受力形式初步工程分析，对结构中的次承力受力因素不予考虑，对主要的关键结构进行细节分解，以便进行前处理建模；(2)鉴于三种非线性耦合作用，应力求解是反复迭代的过程；(3)依据计算，确定本体及螺栓结构精确应力数值；提取连接螺栓载荷并查看螺栓关键部位的变形数值，依据刚度指标确定结构刚度是否合理。2.根据权利要求1所述的集中传载结构钉群载荷分配计算方法，其特征在于：所述前处理建模包括：1)集中传载结构通过螺栓连接，考虑螺栓与本体结构实际接触状态变化，建立螺栓_框、螺栓_接头、接头_框的摩擦弹塑性接触对以模拟结构实际传力路线；2)框、接头本体结构局部进入塑性，考虑材料非线性的影响，对材料塑性段进行线性化分解近似处理，输入螺栓及单双耳相应的塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑茂亮，杜凯，李驰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61