[發(fā)明專(zhuān)利]一種螺栓連接件剛度的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110002689.8
• 申請(qǐng)日: 2011-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102063552A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小虎;張進(jìn)華;洪軍;王崴;王寧;楊國(guó)慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

1.一種螺栓連接件剛度的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據(jù)螺栓連接件的實(shí)際尺寸及結(jié)合面實(shí)際形貌以由宏觀(guān)尺寸到微觀(guān)形貌逐層累加的方式建立螺栓連接件的宏微觀(guān)有限元仿真模型；

2)根據(jù)螺栓連接件的宏微觀(guān)有限元模型建立螺栓連接件剛度模型，將螺栓連接件的剛度分為螺栓連接件基體剛度及螺栓連接件結(jié)合面剛度兩部分，這兩部分剛度通過(guò)串聯(lián)方式得到整個(gè)螺栓連接件的剛度，其中，螺栓連接件結(jié)合面剛度由各個(gè)接觸微凸體的剛度并聯(lián)得到；

3)螺栓連接件宏微觀(guān)相結(jié)合有限元模型邊界條件的施加及仿真計(jì)算；

4)根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果及所建立的螺栓連接件剛度模型計(jì)算螺栓連接件剛度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺栓連接件剛度的確定方法，其特征在于，所述的建立螺栓連接件的宏微觀(guān)有限元仿真模型，包含以下步驟：

1)建立光滑基體的第一級(jí)有限元模型：用普通的宏觀(guān)幾何量測(cè)量方法測(cè)量連接件的宏觀(guān)幾何信息：包括連接件的外形尺寸、孔徑大小及螺栓大小，在ansys仿真軟件中依照測(cè)量得到的宏觀(guān)幾何信息進(jìn)行建模，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，此時(shí)建立了螺栓連接件第一級(jí)有限元模型；

2)建立包含連接件波紋度信息的第二級(jí)有限元模型：利用共聚焦顯微鏡低倍鏡頭的拼接測(cè)量方式對(duì)連接件結(jié)合面部位的表面形貌進(jìn)行測(cè)量，對(duì)所測(cè)量得到的大范圍形貌依照高斯低通濾波方式進(jìn)行濾波，以得到螺栓連接件結(jié)合面部位的波紋度，低通頻率按照以下公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

S(x)=1αλcexp(-π(xαλc)2)---(1)]]>

其中，λ_c為濾波器的截止波長(zhǎng)

對(duì)光滑基體有限元模型的底部單元進(jìn)行細(xì)化，按照細(xì)化后的單元間距0.05mm:0.2mm之間，對(duì)濾波后所得的波紋度圖形進(jìn)行數(shù)據(jù)離散，利用ansys仿真軟件修改節(jié)點(diǎn)位置的功能，結(jié)合波紋度的離散數(shù)據(jù)，修改光滑基體底部各節(jié)點(diǎn)的位置，此時(shí)，建立了包含連接件波紋度的第二級(jí)有限元仿真模型；

3)建立包含連接件微觀(guān)形貌的第三級(jí)有限元模型：利用白光干涉儀高倍鏡頭測(cè)量結(jié)合面部位的表面微觀(guān)形貌，此時(shí)的表面微觀(guān)形貌能夠反映連接件表面微凸體的具體形貌，根據(jù)多尺度微觀(guān)接觸力學(xué)模型，對(duì)微觀(guān)表面形貌進(jìn)行傅里葉濾波，高頻濾波頻率ω_H按下式(2)進(jìn)行計(jì)算：

FηA0=σa0.5π3H348RηE2×10(1.748D-3.95)(ξωH)(-2.23D+1.25)(ξσ)---(2)]]>

其中F為夾緊力，ω_H為傅里葉高頻濾波頻率，R為峰端平均曲率半徑，η為單位面積峰端密度，σ為表面高度標(biāo)準(zhǔn)差，σ_a為峰端高度標(biāo)準(zhǔn)差，E為彈性模量，H為硬度，D為分型維數(shù)，ξ為自相關(guān)長(zhǎng)度；

對(duì)第二級(jí)有限元模型底部的單元再一次進(jìn)行單元細(xì)化，細(xì)化到單元間距為2:6μm，依照細(xì)化單元間隔對(duì)濾波后的表面形貌進(jìn)行數(shù)據(jù)離散，根據(jù)離散后的數(shù)據(jù)，計(jì)算出第二級(jí)有限元模型各個(gè)底部節(jié)點(diǎn)正下方新的節(jié)點(diǎn)的位置，在這些位置上對(duì)應(yīng)建立新的微凸體節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)與第二級(jí)有限元模型底部節(jié)點(diǎn)之間采用相同的單元連接，至此，建立了包含連接件微觀(guān)形貌的第三級(jí)有限元仿真模型。