[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

本發明提供一種復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，包括：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，根據溫度載荷對連接結構的機械載荷進行溫度修正，其中，連接結構包括緊固件和多層連接板；根據修正后的機械載荷獲取擠壓應力和旁路應力；繪制擠壓?旁路包絡曲線；根據擠壓應力和擠壓?旁路包絡曲線進行連接強度校核。本發明可批量處理單向受載及雙向受載結構的連接強度校核問題，金屬結構的連接強度校核和緊固件連接強度校核，并疊加考慮溫度載荷和機械載荷的耦合影響，為國內各行業復合材料分析領域，提供了有力的分析方法和工具。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，具體涉及一種復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法。

背景技術

高性能碳纖維及復合材料是國民經濟和國防建設不可或缺的戰略性新材料，是21世紀多功能、高性能、智能化新材料研究的重點方向，更是世界各國發展高新技術、國防尖端技術和戰略新興產業的物質基礎，廣泛應用于航空航天、風電葉片、新能源汽車、軌道交通、壓力容器、體育休閑等領域。

目前國內航空業對于復合材料的應用處于探索階段，現有服役機型MA60、ARJ21等復合材料使用量均較低，C919任然在試飛，且復材應用率較低。國內各航空設計院所掌握的復合材料的分析方法較為匱乏，目前均采用大量的試驗來驗證復合材料的能力，缺乏相關的分析方法和分析工具進行批量的連接校核。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供了一種復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，可批量處理單向受載及雙向受載結構的連接強度校核問題，金屬結構的連接強度校核和緊固件連接強度校核，并同時提供了溫度載荷分析，可疊加考慮溫度載荷和機械載荷的耦合影響，為國內各行業復合材料分析領域，從國產大飛機項目出發并下延各種軍品和民品項目的復材結構分析，提供了有力的分析方法和工具，有力的支持了國產復合材料結構設計領域，填補了業內的空白。

本發明實施例提出了一種復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，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。

本發明上述提出的復合材料零件與金屬零件混雜連接強度校核方法，還具有如下附加技術特征：

根據本發明的一個實施例，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：根據所述符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；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；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。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，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。