[發明專利]一種復合材料薄壁螺栓連接組合結構快速等效建模方法

有效

• 申請號: 201811527772.5
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109635445B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 方國東;付茂青;梁軍;吳增文;劉碩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/04;G06F113/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

一種復合材料薄壁螺栓連接組合結構快速等效建模方法,涉及復合材料薄壁螺栓連接組合結構快速等效建模技術領域,為了解決復合材料薄壁螺栓連接組合結構在保證計算精度前提下計算效率低的問題。本發明包括拾取螺栓的幾何信息，根據螺栓的幾何信息確定螺栓對應夾持面、夾持面總面數及各夾持面對應的影響區域，刪除螺栓；刪除等效建模可忽略的零件；將薄壁零件殼化并記錄相應厚度信息；刪除殼上螺栓孔的孔邊圓線；建立等效連接單元并對等效連接單元的復合材料賦予等效連接剛度；對殼賦予屬性；對殼進行網格劃分；根據影響區域對相鄰殼之間進行綁定設置與接觸設置，完成建模。本發明適用于對薄壁螺栓連接組合結進行建模。

技術領域

本發明涉及復合材料薄壁螺栓連接組合結構快速等效建模技術領域。

背景技術

為滿足輕質、高效、低成本的需求，復合材料連接結構大量出現于高超速飛行器部件結構中。針對高超速飛行器的研究，其服役環境惡劣，尤其對于局部連接結構的應力場影響很大。受孔邊復雜應力分布及接觸非線性等條件限制，為追求計算精度指導設計，現有的建模手段，多數情況通過精細化實體建模來對其問題的復雜程度進行描述。在試樣級模型時，還可以通過降低效率來獲得較為準確的計算結果，但對于部件級結構中數以千計的連接結構，采用精細化實體建模，無論是從網格數還是從接觸對數上(包括大量的條件非線性邊界和摩擦行為)，都無疑會大幅降低計算效率，甚至無法計算。

發明內容

本發明的目的是為了解決復合材料薄壁螺栓連接組合結構在保證計算精度前提下計算效率低的問題，從而提供一種復合材料薄壁螺栓連接組合結構快速等效建模方法。

本發明所述的一種復合材料薄壁螺栓連接組合結構快速等效建模方法，包括以下步驟：

步驟一、識別組合結構中的螺栓，拾取螺栓的幾何信息，根據螺栓的幾何信息確定螺栓對應夾持面、夾持面總面數及各夾持面對應的影響區域，刪除螺栓；

步驟二、刪除等效建模可忽略的零件；

步驟三、將薄壁零件殼化并記錄相應厚度信息；

步驟四、刪除殼上螺栓孔的孔邊圓線；

步驟五、根據步驟一得到的幾何信息中的螺栓桿任一圓面的圓心、螺栓對應夾持面、夾持面總面數及各夾持面對應的影響區域建立等效連接單元并對等效連接單元的復合材料賦予等效連接剛度；

步驟六、對殼賦予屬性；

步驟七、對殼進行網格劃分；

步驟八、根據影響區域對相鄰殼之間進行綁定設置與接觸設置，完成建模。

優選的是，步驟一中，螺栓的幾何信息包括螺栓桿任一圓面的圓心、半徑和螺栓所占的最小立方體的幾何信息。

優選的是，步驟二中，以可忽略的零件的最大面面積為判斷值，當零件的面積小于該判斷值時，刪除零件，否則不刪除。

優選的是，步驟三具體為：自動尋找薄壁零件內外輪廓面，再通過計算內外輪廓面間的距離得到厚度信息。

優選的是，步驟三中自動尋找薄壁零件內外輪廓面的方法為：

若薄壁零件經過倒角處理，根據面間的連續過度關系找到最大的面的鄰面集合，即為外輪廓面，根據面間的連續過度關系找到面積第二大的面的鄰面集合，即為內輪廓面；

若薄壁零件未經過倒角處理，通過外積關系找到平行的面的集合，再根據面間的距離和形心距離確定內外輪廓面。

優選的是，步驟三還包括：

手動對未殼化的薄壁零件進行殼化并記錄相應厚度信息。

優選的是，步驟四中，首先尋找殼的孔邊圓線，尋找孔邊圓線的方法如下：