一种螺栓滑移被连接件变形量的计算方法技术

本发明专利技术属于航空结构疲劳领域，具体涉及一种螺栓被连接件变形量的计算方法，本方法以螺栓连接滑移面相邻的被连接件内的压缩变形体形状为基础，将被连接件变形体优化为上下对称结构，确定优化后变形体扩散的起始直径。然后，由于优化前后变形体形状与应力发生改变，提出优化因子，通过优化因子优化被连接件变形量的计算公式。本方法简化计算流程，同时不会产生误差累积，可用于程序化计算螺栓连接被连接件变形量，并可进一步应用于螺栓校核软件的编制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓滑移被连接件变形量的计算方法


[0001]本专利技术属于航空结构疲劳领域，具体涉及一种螺栓被连接件变形量的计算方法。

技术介绍

[0002]目前计算螺栓被连接件中由滑移面划分的等效上下被连接件的变形量的方法是计算其内部的等效的压缩变形体的变形量。由于滑移面在实际应用中多数情况下不会关于螺栓连接结构对称，因此上下被连接件的变形量均需要计算。并且由于工程计算中变形体计算公式的多个计算项均进行了等效，使得计算误差会随着所需计算的变形体数量的增加而累积。因此需要一种优化的计算方法，既可以简化计算又可以提升计算精度，以便于被连接件变形量计算以及螺栓校核的程序化。
[0003]本方法通过优化被连接件变形体形状并提出形状与应力的优化因子，确定了一种被连接件变形量的优化计算方法，解决了被连接件变形量的计算工作繁琐不利于程序化，并且误差会累积的技术难点。
[0004]现有的规范、文献未就给出行之有效的计算方法用于优化被连接件的变形量计算。同时，在编写螺栓校核与数据提取的软件时，原有的计算方法使得计算量加倍，且误差累积，不利于处理大量螺栓连接结构数据。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请提供了一种螺栓滑移被连接件变形量的计算方法，其计算通过螺栓连接的上被连接件与下被连接件在滑移时的变形量，不传递横向载荷的其他部分可看成是衬套与垫片，其步骤具体包括：
[0006]步骤S1：分别计算所述上被连接件与所述下被连接件的变形体的起始直径；
[0007]步骤S2：取所述上被连接件与下被连接件的变形体的起始直径的平均值作为等效的被连接件变形体的起始直径；取所述上被连接件的高度与所述下被连接件的高度的中值作为等效的被连接件变形体的高度；
[0008]步骤S3：将所述等效的被连接件变形体的起始直径与所述等效的被连接件变形体的高度代入螺栓被连接件变形量的计算公式中，得到等效的被连接件的变形量；
[0009]步骤S4：基于所述等效的被连接件变形体的起始直径与等效的被连接件变形体的高度，计算等效的压缩变形体体积与所述压缩变形体应力；
[0010]步骤S5：计算理论的压缩变形体体积与理论的压缩变形体应力；
[0011]步骤S6：基于所述等效的压缩变形体体积与所述理论的压缩变形体体积得到体积优化因子；基于所述等效的压缩变形体应力与所述理论的压缩变形体应力得到应力优化因子；
[0012]步骤S7：基于所述应力优化因子与所述体积优化因子将所述等效的被连接件的变形量优化得到被连接件变形量。
[0013]优选的是，步骤S1中，所述变形体的起始直径具体计算公式为：
[0014][0015]其中，d
mi
为变形体的起始直径，d
w
为螺栓承压面直径，l
i
为螺栓承压面直径到被连接件变形体起始面的距离，为等效圆锥变形体的扩散角度，i表示不同的被连接件。
[0016]优选的是，步骤S6所述的体积优化因子计算公式为：
[0017][0018]其中，k为体积优化因子，d
w
为螺栓承压面直径，d
m
为等效的被连接件变形体的起始直径，h为等效的被连接件变形体的高度，为等效圆锥变形体的扩散角度，d
h
为被连接件的孔径。
[0019]优选的是，步骤S7中所述的基于所述应力优化因子与所述体积优化因子将所述等效的被连接件的变形量优化得到被连接件变形量，其具体优化公式为：
[0020][0021]其中，p为应力优化因子，k为体积优化因子，δ
P
等效的被连接件的变形量，被连接件的变形量。
[0022]优选的是，步骤S5中所述的理论的压缩变形体体积与理论的压缩变形体应力包括由理论计算获得。
[0023]优选的是，步骤S6中所述体积优化因子与所述应力优化因子包括多个，对多个所述应力优化因子进行筛选。
[0024]优选的是，所述筛选具体包括：通过多个所述应力优化因子得到多个所述被连接件变形量，通过仿真计算得到理论的被连接件的变形量，将多个所述被连接件变形量与理论的被连接件的变形量误差分析，选择所述误差最小的对应的所述应力优化因子。
[0025]优选的是，所述上被连接件与所述下被连接件在被螺栓连接时具有第三连接件，所述第三连接件不具有横向载荷。
[0026]本申请的优点包括：本申请在对被连接件变形体进行等效的前提下，充分考虑等效前后变形体的体积与应力变化的计算方法，解决了被连接件变形量计算繁琐，不利于程序化计算，且误差会随着被连接件数量增加而累积的问题，可广泛应用于各类螺栓连接结构的被连接件压缩变形量的计算。
附图说明
[0027]图1是本申请螺栓被连接件变形量的计算方法流程图；
[0028]图2为本专利技术含有轴套与上下被连接件的螺栓连接结构；
[0029]图3为含有轴套的螺栓连接结构中起始直径不同的被连接件内的理论压缩变形体；
[0030]图4为本专利技术图1所示实施例的优化后的含有轴套的螺栓连接结构中被连接件内的等效压缩变形体。
具体实施方式
[0031]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0032]计算得到上下被连接件变形体的起始直径d
mi
[0033][0034]附图中给出的示例中螺栓公称直径d＝12mm，预紧力F
M
＝10000N，d
w
＝19.2mm，控制上被连接件变形体的起始直径为d
m1
＝1.8
·
d
w
＝35.44，对于具体实施方式中d
m1
其他的取值分别为：1.6
·
d
w
＝31.58mm，2
·
d
w
＝39.24mm，2.2
·
d
w
＝42.55mm，下被连接件变形体的起始直径为d
m2
＝1.4
·
dw＝26.88mm，如表1所示。
[0035]其中d
w
为螺栓承压面直径，l为螺栓承压面直径到被连接件起始面的距离，为等效圆锥变形体的扩散角度。i＝1时代表上被连接件，i＝2时代表下被连接件。
[0036]取上下被连接件变形体的起始直径的中值作为等效的被连接件变形体的起本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓滑移被连接件变形量的计算方法，其计算通过螺栓连接在滑移时传递横向载荷的由滑移面划分的上被连接件与下被连接件的变形量，其特征在于，包括：步骤S1：分别计算所述上被连接件与所述下被连接件的变形体的起始直径；步骤S2：取所述上被连接件与下被连接件的变形体的起始直径的平均值作为等效的被连接件变形体的起始直径；取所述上被连接件的高度与所述下被连接件的高度的中值作为等效的被连接件变形体的高度；步骤S3：将所述等效的被连接件变形体的起始直径与所述等效的被连接件变形体的高度代入螺栓被连接件变形量的计算公式中，得到等效的被连接件的变形量；步骤S4：基于所述等效的被连接件变形体的起始直径与等效的被连接件变形体的高度，计算等效的压缩变形体体积与所述压缩变形体应力；步骤S5：计算理论的压缩变形体体积与理论的压缩变形体应力；步骤S6：基于所述等效的压缩变形体体积与所述理论的压缩变形体体积得到体积优化因子；基于所述等效的压缩变形体应力与所述理论的压缩变形体应力得到应力优化因子；步骤S7：基于所述应力优化因子与所述体积优化因子将所述等效的被连接件的变形量优化得到被连接件变形量。2.如权利要求1所述的螺栓滑移被连接件变形量的计算方法，其特征在于，步骤S1中，所述变形体的起始直径具体计算公式为：其中，d
mi
为变形体的起始直径，d
w
为螺栓承压面直径，l
i
为螺栓承压面直径到被连接件变形体起始面的距离，为等效圆锥变形体的扩散角度，i表示不同的被连接件。3.如权利要求1所述的螺栓滑移被连接件变...

【专利技术属性】
技术研发人员：车承牮，周颜，薛海峰，雷晓欣，
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：