[发明专利]一种用于复合材料结构装配填隙补偿分析的方法和装置

说明书

本发明提供了一种用于复合材料结构装配填隙补偿分析的方法和装置，包括：确定能够反映飞机复合材料结构装配过程中受力特征的等效装配模型；基于等效装配模型确定实验用试件，所述试件代替真实结构，用于飞机复合材料结构装配连接过程的模拟；实验装置为所述试件加载夹紧力，并获取所述夹紧力对应的构件表面应变。本发明提供了从飞机装配的角度研究填隙补偿问题的方法，能够为探索填隙补偿各影响因素的作用规律提供数据支持。

技术领域

本发明涉及飞行器装配技术，尤其涉及在飞行器的复合材料结构装配时的一种用于复合材料结构装配填隙补偿分析的方法和装置

背景技术

先进复合材料因在减重、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性等方面的巨大优势而广泛应用于航空制造领域。然而复合材料在工程应用中也暴露出许多问题。因复合材料较低的制造精度，构件配合面间可能会出现装配间隙。如果进行强迫装配或者采用不恰当的填隙补偿方法，会使装配构件中产生较大的应力和应变，进而引起复合材料的分层、裂纹扩展等损伤，最终会削弱连接结构的承载能力。因此，有必要对复合材料构件装配的填隙补偿问题研究。

实际装配结构各区域装配间隙的高度分布多种多样，形成间隙的两个构件间的厚度也存在差异，而目前工程中使用的填隙补偿工艺的制定缺少理论依据。若要优化现行的填隙补偿工艺，使之适应各种复杂的装配间隙情形，首先应探索上述因素对装配质量的影响规律。

目前，关于填隙补偿问题的研究方法局限于填隙补偿方法对复合材料接头的拉伸性能的影响，并没有研究人员从飞机构件装配过程的角度来研究填隙补偿问题。

发明内容

本发明提供了一种用于复合材料结构装配填隙补偿分析的方法和装置，能够考虑多个填隙补偿效果的影响因素。基于等效装配模型，通过所述实验装置模拟飞机复合材料构件的装配连接过程，进而获取构件表面应变，为探索填隙补偿的各影响因素与装配质量的关系提供数据支持。

本发明第一方面提供了一种用于复合材料结构装配填隙补偿分析的方法，包括：

确定能够反映飞机复合材料结构装配过程中受力特征的等效装配模型。

基于等效装配模型确定所述实验用试件，所述试件代替真实结构，用于飞机复合材料结构装配连接过程的模拟。

实验装置为所述试件加载夹紧力，并获取所述夹紧力对应的构件表面应变。

所述第一方面的方法还包括：根据研究需要，可对所述等效装配模型采用不同的填隙补偿参数。例如，装配间隙大小、填隙补偿物的材料、构件厚度等。

其中，确定所述实验用的试件包括：

基于所述等效装配模型，按照相关原则确定几何尺寸进而生成实验所用的试件。

其中，所述等效装配模型包括上下两片复合材料平板，所述上下复合材料平板的相对位置通过两端的螺栓孔进行固定。所述上下两片复合材料平板的两端填充有刚性垫片，所述上下两片复合材料片之间的中间部分为待填充区域，且包括多个连接孔。

本发明第二方面提供一种实验装置，所述实验装置通过模拟紧固件预紧力，将根据所述等效装配模型确定的试件作为实验对象进行装配模拟实验。

其中，所述装置包括多个加载螺钉、多个滑块、多个压头、多个力传感器、挡板、框架和试件支撑板；

其中，所述多个加载螺钉、多个滑块、多个压头和多个力传感器组成加载装置，所述加载装置通过框架上的插槽与框架相连，插槽下半部分内表面是圆柱形，起到导向和定位的作用，加载装置可沿圆柱形内表面滑动。插槽上半部分为键槽结构，阻止加载装置旋转。

其中，所述装置还包括多个显示器，所述多个显示器与所述多个力传感器一一对应，用于指示通过所述多个加载螺钉加载在所述试件上的夹紧力。