一种提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法技术

本发明专利技术公开了一种提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法，涉及航空发动机技术领域。该发明专利技术以航空发动机装配中的薄壁件螺栓连接为研究对象，建立了螺栓连接的数值分析模型，针对传统方法设计与装配的螺栓连接刚度较大、载荷保持性较差的问题，对螺栓连接件表面的拓扑形状进行设计，可达到降低连接件刚度、提升装配载荷保持性能的目的。本发明专利技术能够针对用于航空发动机的螺栓装配连接结构，通过对螺栓连接件结合面形状的设计，达到降低连接刚度、提升装配载荷保持性能的效果。本发明专利技术为工程技术人员设计航空螺栓连接件提供了一定的技术支持，能够提升螺栓装配载荷保持性能和可靠性，保障螺栓连接性能满足工程需求。

An Active Design Method of Assembly Joint Surface Shape for Improving Load Maintenance

The invention discloses an active design method of assembly joint surface shape for improving load retention, which relates to the technical field of aeroengine. The invention takes bolt connection of thin-walled parts in aero-engine assembly as the research object, and establishes a numerical analysis model of bolt connection. Aiming at the problems of high stiffness and poor load retention of bolt connection designed and assembled by traditional methods, the topological shape of bolt connection surface is designed to reduce the connection. The purpose of improving the stiffness and load retention performance of assembly. The invention can reduce the connection stiffness and improve the assembling load retention performance by designing the joint surface shape of the bolt connecting parts for the bolt assembling connection structure of the aeroengine. The invention provides certain technical support for engineers and technicians in designing aeronautical bolt connectors, improves the performance and reliability of bolt assembly load maintenance, and ensures the performance of bolt connection to meet engineering requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法
本专利技术属于航空发动机
，涉及一种提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法。
技术介绍
螺栓连接具有结构简单、性能可靠、装拆方便、制造容易等特点，已成为各种机电系统装配中应用最普遍、最广泛的连接方式，例如一架现代飞机使用上百万个各类紧固件，而被称为“工业之花”的航空发动机，螺栓连接已经成为其必不可少的装配连接方式，航空发动机的装配性能直接影响了飞机的飞行性能、可靠性与经济性。目前，评价航空发动机的装配性能好坏的主要指标有性能保持性、可靠性、密封性等。良好的载荷保持性能可增加其服役时间，即性能保持性；同时能提升可靠性与密封性，这是防止发动机泄漏，避免事故的有效途径。因此，航空工程技术人员在设计制造航空发动机的过程中，必须考虑螺栓连接对其性能的影响。研究表明，螺栓连接件刚度会极大地影响连接的载荷保持性。在螺栓连接结构承受外部载荷或螺栓发生松弛时，如连接刚度过大，则会导致在较小的螺栓伸长量/松弛量下丧失较多的预紧载荷，最终造成密封性能下降、连接失效、螺栓松脱等严重后果。因此，对螺栓连接的刚度进行合理控制可以有效地保障和提升连接性能及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立数值分析模型；在初步的航空发动机螺栓装配设计中，根据设计得到的螺栓连接结构的工程模型，建立有待进一步优化设计的螺栓连接数值分析模型；步骤2：确定设计参数设计参数包括设计域、目标函数、设计变量以及设计要求；设计域根据工程需求确定，所期望目标为连接刚度的优化；目标函数为螺栓连接结构的连接刚度，设计变量为结合面的几何形状，设计要求根据工程需求设定；步骤3：分析求解，判断设计结果对步骤1建立的数值模型进行分析求解，提取计算结果中的连接刚度数据，并判断目标函数是否达到设计要求：若达到要求则结束设计过程，当前模型的形...

【技术特征摘要】
1.一种提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立数值分析模型；在初步的航空发动机螺栓装配设计中，根据设计得到的螺栓连接结构的工程模型，建立有待进一步优化设计的螺栓连接数值分析模型；步骤2：确定设计参数设计参数包括设计域、目标函数、设计变量以及设计要求；设计域根据工程需求确定，所期望目标为连接刚度的优化；目标函数为螺栓连接结构的连接刚度，设计变量为结合面的几何形状，设计要求根据工程需求设定；步骤3：分析求解，判断设计结果对步骤1建立的数值模型进行分析求解，提取计算结果中的连接刚度数据，并判断目标函数是否达到设计要求：若达到要求则结束设计过程，当前模型的形状即作为设计结果输出；若未达到要求则进行步骤4，对设计变量进行修改；步骤4：修改设计变量根据步骤3中的分析结果，建立结合面几何形状与连接刚度的映射关系，并进行修改；步骤5：更新数值分析模型根据步骤4获得的修改结果更新数值分析模型，并返回步骤3继续求解；其中步骤3、步骤4、步骤5为设计过程中的一次完整迭代循环；迭代循环至设计结果满足设计要求后停止，由步骤3输出设计结果，优化设计流程结束。2.根据权利要求1所述的提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法，其特征在于，步骤1的具体方法如下：在初步的航空发动机螺栓装配设计过程后，确定螺栓连接的结构与尺寸、螺栓与连接件的材料属性以及螺栓连接的预紧力参数，根据这些参数建立发动机装配连接数值分析模型；在连接件结合面以及螺纹副接触区域进行网格加密处理，并生成接触单元以模拟接触情形。3.根据权利要求2所述的提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法，其特征在于，数值分析模型包括建立几何模型、设置材料属性和单元参数、网格划分、施加约束与载荷。4.根据权利要求1所述的提高载荷保持性的装配结合面形状主动设计方法，其特征在于，步骤2的具体方法如下：用连接件数值模型计算所得的等效连接刚度表示，如下式...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱林波，洪军，侯亦非，张早校，盛晓茜，陈剑，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61