一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法技术

本发明专利技术涉及仿真技术领域，尤其涉及一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，包括以下步骤：建立夹层偏心结构接头的仿真模型，并对仿真模型进行拉伸模型约束并设置位移监测点；对夹层偏心结构进行实际拉伸测试，获取接头拉伸过程中的载荷

【技术实现步骤摘要】
一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法


[0001]本专利技术涉及仿真
，尤其涉及一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法。

技术介绍

[0002]夹层偏心结构如图1中所示，为两交错连接结构，在该结构两端施加载荷后，图中虚线表示载荷的方向，在初始阶段，两根虚线平行，二者之间的距离称为偏心距；但该种夹层偏心结构在施加的载荷增大后，在板厚方向上受到弯矩的作用发生面外变形，请继续参照图1，随着面外变形的加大，偏心距会逐步减小至零。
[0003]如图2中所示的夹层偏心结构接头，其由蒙皮和小密度芯子组成，兼具低密度和高抗弯刚度的优势，广泛应用于航空航天、海洋船舶、工业装备等领域，其通过胶接和铆接的形式形成夹层偏心结构，在拉伸载荷的作用下，如图2中所示，其偏心距逐渐减小至零，随后接头的R角处极易产生裂纹并随着裂纹的扩展发生失效；经专利技术人研究发现，R角的裂纹失效存在两种模式，一种为如图3中所示的小范围扩展模式，该种模式下接头在产生初始裂纹后，初始裂纹会有小范围的扩展，此时承载能力虽有大幅下降，但是整体结构未达到严重破坏程度；另一种为如图4中所示的大范围扩展模式，该种模式的R角在产生初始裂纹后，在接头载荷大幅上升时，裂纹才会发生大范围的扩展，导致最终失效，整体结构达到严重破坏的程度；因此，若接头需要高的承载载荷，则第二种失效模式比较合适，若需要接头在产生裂纹后仍能够继续承载，避免发生瞬间的灾难性破坏，在第一种失效模式较为合适；然而，如何控制夹层偏心结构接头的R角失效模式在现有技术中尚未给出解决办法。
专利
技术实现思路

[0004]鉴于以上技术问题中的至少一项，本专利技术提供了一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，采用仿真分析的方式实现对失效模式的分析和控制。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，包括以下步骤：建立夹层偏心结构接头的仿真模型，并对仿真模型进行拉伸模型约束并设置位移监测点；对夹层偏心结构进行实际拉伸测试，获取接头拉伸过程中的载荷
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位移曲线和失效模式；进行对仿真模型进行仿真拉伸测试，获取仿真拉伸测试的载荷
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位移曲线并分析接头失效模式；将仿真和测试结果进行对比分析，验证仿真模型的准确性或进行修正；基于准确的仿真结果将监测点的位移转换为偏心距，并输出载荷/偏心距
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位移曲
线，并通过控制偏心距波动幅度来控制接头R角的失效模式。
[0006]在本专利技术一些实施例中，所述夹层偏心结构的仿真模型为胶接、机械连接或者混合连接，所述混合连接为胶接和机械连接的混合形式。
[0007]在本专利技术一些实施例中，所述夹层偏心结构的仿真模型为混合连接时，其中胶层使用内聚力模型模拟胶层的变形和损伤失效，机械连接使用实体单元建模。
[0008]在本专利技术一些实施例中，仿真拉伸测试的计算方法为显示动力学模拟接头的准静态拉伸。
[0009]在本专利技术一些实施例中，在对仿真模型进行拉伸模型约束时，约束条件为一边固定、约束所有自由度，另一边仅释放拉伸方向的自由端。
[0010]在本专利技术一些实施例中，在对仿真模型进行仿真拉伸测试时，拉伸采用耦合约束，约束区域为拉伸端的实际夹持区域，约束参考点处于接头拉伸方向的轴向线上。
[0011]在本专利技术一些实施例中，在对仿真模型进行仿真拉伸测试时，摩擦系数按照实际设定，载荷通过平滑曲线加载。
[0012]在本专利技术一些实施例中，所述位移监测点位于接头长度方向上的中部区域。
[0013]在本专利技术一些实施例中，采用偏心距波动幅度除以接头跨距的计算方式进行评价偏心距波动大小的评价，当偏心距波动幅度除以接头跨距小于0.5%为波动幅度小，反之为波动幅度大。
[0014]在本专利技术一些实施例中，R角失效模式的控制方法为：若需要高承载接头，则增强铆钉或者胶层的连接，使得偏心距波动幅度除以接头跨距小于0.5%；若需要接头在产生初始裂纹后仍能够继续承载，则弱化铆钉或者胶层的连接，使得偏心距波动幅度除以接头跨距不小于0.5%。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对夹层偏心结构接头R角进行建模仿真分析，并输出载荷/偏心距
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位移曲线，根据载荷/偏心距
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位移曲线，以及监测点的波动情况，分析出R角失效模式跟偏心距波动呈正相关关系，进而通过改变偏心距波动情况的方式来实现对不同失效模式的控制，为夹层偏心结构接头R角失效模式的控制提供了一种可施行的方案。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术
技术介绍
中夹层偏心结构在拉伸时偏心距的变化结构示意图；图2为本专利技术
技术介绍
中夹层偏心结构接头在拉伸时的偏心距变化结构示意图；图3为本专利技术
技术介绍
中R角小范围失效结构示意图；图4为本专利技术
技术介绍
中R角大范围失效结构示意图；图5为本专利技术实施例中夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法的步骤流程图；图6为本专利技术实施例中夹层偏心结构接头单排铆钉的载荷/偏心距
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位移曲线图；图7为本专利技术实施例中夹层偏心结构接头双排铆钉的载荷/偏心距
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位移曲线图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0020]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021]专利技术人通过研究发现，夹层偏心结构接头R角在产生初始裂纹后，偏心距会产生波动效应，并且R角在产生初始裂纹后，若偏心距波动幅度较大，则接头较为松弛，接头承载力下降，经过较长时间的持续拉伸后，才能到达另一侧R角失效的载荷，两次R角的初始失效间隔较长，而且此时在低载荷情况下，裂纹发生小范围扩展，扩展后虽然承载能力有大幅下降，但整体结构未达到严重破坏的程度；而夹层偏心结构R角在波动幅度较小时，R角在接头载荷大幅上升时，列为才会拓展，这种状态下裂纹扩展范围大，并且两端R角的失效时间间隔也较短；因此，发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立夹层偏心结构接头的仿真模型，并对仿真模型进行拉伸模型约束并设置位移监测点；对夹层偏心结构进行实际拉伸测试，获取接头拉伸过程中的载荷
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位移曲线和失效模式；进行对仿真模型进行仿真拉伸测试，获取仿真拉伸测试的载荷
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位移曲线并分析接头失效模式；将仿真和测试结果进行对比分析，验证仿真模型的准确性或进行修正；基于准确的仿真结果将监测点的位移转换为偏心距，并输出载荷/偏心距
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位移曲线，并通过控制偏心距波动幅度来控制接头R角的失效模式。2.根据权利要求1所述的夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，其特征在于，所述夹层偏心结构的仿真模型为胶接、机械连接或者混合连接，所述混合连接为胶接和机械连接的混合形式。3.根据权利要求2所述的夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，其特征在于，所述夹层偏心结构的仿真模型为混合连接时，其中胶层使用内聚力模型模拟胶层的变形和损伤失效，机械连接使用实体单元建模。4.根据权利要求1所述的夹层偏心结构接头R角失效模式控制方法，其特征在于，仿真拉伸测试的计算方法为显示动力学模拟接头的准静态拉伸。5.根据权利要求1所述的夹层偏心结构接头R角失效...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈昆伦，许增，汤娟，郭佳新，闫建兵，陈浩，张驰，王师佑，
申请(专利权)人：常州市新创智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：