[發明專利]復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法

有效

• 申請號: 202010863487.1
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111929165B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張達;郭紅軍;涂尚平;趙霞;侯偉
• 申請（專利權）人: 常州啟賦安泰復合材料科技有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N25/00;G01M13/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳紅橋

1.一種復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，其特征在于，包括以下步驟：

對于給定的復合材料建立等效模型；

構建擠壓-旁路包絡曲線的確定方法；

進行許用值試驗及參數修正；

采用工程算法計算每個連接結構的溫度載荷，根據所述溫度載荷對所述連接結構的機械載荷進行溫度修正，其中，所述連接結構包括緊固件和多層連接板；

根據所述修正后的機械載荷獲取擠壓應力和旁路應力；

根據所述擠壓應力和所述旁路應力繪制擠壓-旁路包絡曲線；

根據所述擠壓應力和所述擠壓-旁路包絡曲線進行所述連接強度校核，其中，采用工程算法計算每個連接結構的溫度載荷，根據所述溫度載荷對所述連接結構的機械載荷進行溫度修正，包括：

根據所述復合材料的熱膨脹系數和連接區尺寸，計算熱載荷作用下的不協調變形；

其中，所述連接板包括兩層，利用以下公式計算所述熱載荷作用下的不協調變形：

S₁＝α₁×L×Δt；

S₂＝α₂×L×Δt；

S₁^～＝(S₁-S₂)×K₁；

S₂^～＝(S₁-S₂)×K₂；

其中，α₁和α₂分別為每層連接板的熱膨脹系數，L為連接總長度，Δt為相對裝配溫度的變化量，E₁、E₂分別為每層連接板彈性模量，T₁、T₂為分別為每層連接板厚度，S₁^～和S₂^～分別為熱載荷作用下每層連接板的不協調變形；

根據所述不協調變形，考慮連接傳載荷單方向連接板尺寸和厚度，推算溫度作用下的溫度總載荷；

其中，根據以下公式推算溫度作用下的溫度總載荷：

δ＝Eε，

F＝ETS^～，

其中，δ為應力，L為連接總長度，T為連接板厚度，F為溫度總載荷，ε為應變，S^～為熱載荷作用下的不協調變形，E為彈性模量；

采用工程算法推出連接結構分配系數，以根據所述分配系數獲取每個連接結構的溫度載荷；

將所述連接結構的溫度載荷與機械載荷進行疊加。

2.根據權利要求1所述的復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，其特征在于，根據所述修正后的機械載荷利用以下公式(1)獲取所述擠壓應力：

其中，σ_br為擠壓應力，F為修正后的機械載荷，D為緊固件直徑，T為當前計算連接板厚度。

3.根據權利要求2所述的復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，其特征在于，如果連接計算點位于多釘連接的第i個釘位置，則根據以下公式(2)第i個釘的旁路總載荷：

F_bypass(i)＝F(i-1)+F(i-2)+…+F(1)，i為整數 (2)，

其中，F(i)為每個緊固件傳遞載荷，F_bypass(i)為第i個釘的旁路總載荷；

根據以下公式(3)計算第i個釘的旁路應力：

其中，F_bypass(i)為第i個釘的旁路總載荷，δ_bypass(i)為第i個釘的旁路應力，B為緊固件排距，T為當前計算連接板厚度。

4.根據權利要求1所述的復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，其特征在于，根據所述擠壓應力和所述擠壓-旁路包絡曲線進行連接強度校核，包括：

判斷所述金屬零件的擠壓應力是否大于所述金屬零件的許用擠壓應力；

如果否，則判斷所述金屬零件安全；

如果是，則判斷所述金屬零件失效。

5.根據權利要求4所述的復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，其特征在于，根據所述擠壓應力和所述擠壓-旁路包絡曲線進行連接強度校核，包括：

根據所述擠壓-旁路包絡曲線判斷所述復合材料零件是否滿足包絡線要求；

如果滿足所述包絡線要求，則判斷所述復合材料零件安全；

如果不滿足所述包絡線要求，則判斷所述復合材料零件失效。