一种基于子结构的大壁板连续铆接变形预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于子结构的大壁板连续铆接变形预测方法，有限元软件ABAQUS作为工具进行仿真计算，建立的飞机多钉壁板等效仿真模型，将模型中铆接区域划分成多个单钉局部铆接实体，对壁板进行成百上千个铆钉安装时，壁板铆接变形的预测可从依次仿真每一个铆钉的铆接过程转变为不考虑铆钉的铆接过程，只需将此规格铆钉在单钉铆接过程中产生的弯矩作为加载条件，依次加载到壁板上各个装配耦合面对应节点上即可。本发明专利技术方法，大幅度提高计算效率，快速得到壁板铆接变形的结果，为后续变形控制提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于子结构的大壁板连续铆接变形预测方法
本专利技术属于飞机壁板装配变形预测及控制领域，涉及飞机壁板铆接装配工艺仿真，涉及一种基于子结构的大壁板连续铆接变形预测方法，具体的说，是一种对飞机壁板铆接后的变形进行预测的计算方法。
技术介绍
大尺寸壁板是飞机结构中的重要组件，一般由蒙皮、长桁、隔框和角片等薄壁零件铆接而成。由于薄壁零件刚度小、易变形，极易在铆接过程中产生装配变形，并随着装配流程的进行而不断传递，最终影响了产品的尺寸完整性和气动力学性能。随着新型号飞机对装配准确度要求的提高，飞机外形尺寸的精确控制是其研究中重要内容。因此，在壁板铆接装配前开展变形预测，并采取措施将变形量控制在尺寸容差之内，具有重要意义。在实际装配过程中，工艺人员已经意识到装配变形的普遍存在，但主要通过经验或专用工装来控制变形，无法量化壁板在铆接过程中产生的变形。以自动钻铆机为代表的自动化连接设备在一定程度上提高了铆接质量的一致性，但仍无法避免铆接变形的产生。现行的铆接变形预测方法主要是通过动力学有限元对铆接过程进行仿真，但大多围绕单钉、几个钉、乃至十几个铆钉的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于子结构的大壁板连续铆接变形预测方法，其特征在于采用有限元软件ABAQUS，预测步骤如下：/n步骤1：建立单钉铆接有限元模型所含各零件的仿真模型；/n步骤2：设置各零件的材料属性；/n步骤3：对所有零件进行预装配；/n步骤4、进行仿真分析步设置：/n根据实际铆接过程设置3个动态显式分析步：第一个动态显式分析步是夹紧过程，上衬套和下衬套压住局部蒙皮与局部长桁,时间设定为0.0001秒；第二个动态显式分析步是压铆过程，上铆模与下铆模在压铆力驱动下挤压铆钉完成压铆过程，形成镦头，时间设定为0.0006秒；第三个动态显式分析步是上铆模、下铆模、上衬套和下衬套撤回过程，铆模与铆钉分离，使得铆钉...

【技术特征摘要】
1.一种基于子结构的大壁板连续铆接变形预测方法，其特征在于采用有限元软件ABAQUS，预测步骤如下：
步骤1：建立单钉铆接有限元模型所含各零件的仿真模型；
步骤2：设置各零件的材料属性；
步骤3：对所有零件进行预装配；
步骤4、进行仿真分析步设置：
根据实际铆接过程设置3个动态显式分析步：第一个动态显式分析步是夹紧过程，上衬套和下衬套压住局部蒙皮与局部长桁,时间设定为0.0001秒；第二个动态显式分析步是压铆过程，上铆模与下铆模在压铆力驱动下挤压铆钉完成压铆过程，形成镦头，时间设定为0.0006秒；第三个动态显式分析步是上铆模、下铆模、上衬套和下衬套撤回过程，铆模与铆钉分离，使得铆钉进行应力释放,时间设定为0.001秒；
步骤5、设置单钉铆接有限元模型中各零件之间的接触关系及约束：
各零件之间的接触关系为7个接触对：上铆模的下表面与铆钉的外表面、下铆模的上表面与铆钉的外表面、局部蒙皮的孔壁及局部蒙皮的上表面与铆钉的外表面、局部长桁的孔壁及局部长桁的下表面与铆钉的外表面、上衬套的下表面与局部蒙皮的孔壁及局部蒙皮上表面、局部蒙皮的下表面与局部长桁的上表面、下衬套的上表面与局部长桁的孔壁及局部长桁的下表面；
设置接触原则：
各个接触的切向行为和法向行为采用有限滑移，并选取相接触两平面中刚度大的平面作为主面；
约束原则：
上铆模、下铆模、上衬套和下衬套进行刚体约束。
将局部蒙皮和局部长桁上与外围壁板进行装配的接触面进行耦合约束，各控制点为各面的中心点；
步骤6：进行有限元网格的划分；
步骤7、确定各零件的边界条件和压铆力：
边界条件：
在第一个动态显式分析步中：限制上铆模和下铆模的全部6个自由度；限制局部蒙皮沿y轴向两侧端面耦合控制点的全部自由度；限制上衬套和下衬套除z向移动外的其余自由度，并令上铆模沿z轴负向移动1.002mm、下铆模沿z轴正向移动1.002mm；
在第二个动态显式分析步中：限制上衬套和下衬套全部6个自由度；限制上铆模与下铆模除z向移动外的其余自由度；限制局部蒙皮沿y轴向两侧端面耦合控制点的全部自由度；
在第三个动态显式分析步中：限制上铆模与下铆模除z向移动外的其余自由度，并令上铆模沿z轴正向移动大于8mm、下铆模沿z轴负向移动大于8mm；限制上衬套和下衬套除z向移动外的其余自由度，并令上衬套沿z轴正向移动大于8mm、下衬套沿z轴负向移动大于8mm；限制局部蒙皮与局部长桁沿y轴向两侧端面耦合控制点的全部自由度；
确定压铆力Fsq：
其中：t是压铆持续时间；t0是压铆设定时间；Fmax是压铆过程中最大压铆力；
步骤8：提交作业进行计算，并提取局部蒙皮和局部长桁装配面弯矩；
步骤9、对铆接后的单钉模型进行回弹操作：
将步骤8计算好的模型复制...

【专利技术属性】
技术研发人员：康永刚，任昊迪，罗群，
申请(专利权)人：西北工业大学，西安飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61