[发明专利]一种零件间接触应力及其分布状态的计算方法

说明书

本发明属于力学计算技术领域，公开了一种零件间接触应力及其分布状态的计算方法。为了计算出接触区域的接触应力和应力分布状态，通过实测得到接触区域相关周边密切非接触区位置的应变值，按照应力应变规律，结合有限元仿真逆向推算出接触区域的接触应力和应力分布状态。

技术领域

本发明属于力学计算技术领域，特别涉及一种零件间接触应力及其分布状态的计算方法。

背景技术

飞机组件、部件产品的装配过程，几何精度保证了产品的正确可靠的装配位置关系,然而产品的装配应力却深刻影响着产品的性能和使用寿命，零件之间的挤压变形，强迫装配现象尤为严重，飞机上机构的某一状态位置对应的接触应力影响着产品的使用性能。因此分析零件的接触应力及其在接触面上的分布状态具有重要意义。

目前存在的测量接触应力的方法或装置有两类。

接触式的测量，此类测量方法需要将传感器塞到零件与零件之间的接触面上，依靠测力计的变形与应力的转换关系直接得出接触应力的大小。例如目前普遍使用的薄膜应力传感器。此种测量方法需要将其直接塞至接触面的位置，针对装配产品，零件与零件之间的接触面不可达的特性，接触式测量的适用范围极其有限。

非接触式的测量，非接触式测量可以满足零件接触应力不可达的特点。目前使用的方法是X衍射法和雷达超声测量法，然而对于非透明件或有一定厚度的零件，该测量方法无法实现接触应力的有效测量。

发明内容

本发明的目的是给出一种非接触式确定零件间接触应力大小分布状态的方法。为了计算出接触区域的接触应力和应力分布状态，通过实测得到接触区域相关周边密切非接触区位置的应变值，按照应力应变规律，结合有限元仿真逆向推算出接触区域的接触应力和应力分布状态。

为实现该目的，本发明采用了下面的技术方案。一种计算零件间接触应力及其分布状态的方法，步骤如下：

步骤1测量待测零件几何外形，关键特征，获取零件的真实几何参数；

步骤2根据实测数据建立有限元模型，对于不影响受力分析的部件，采用边界条件替代，在分析零件的接触面上施加均布的接触应力σ；后处理获取关键部位的应变值c＝(c₁，c₂，c₃...c_m)；

这里m指的是后处理时获取的应变源于多个位置和多个方向。

验证有限元模型的准确定性，在实际零件的实际接触面上施加均布的接触应力σ，在有限元后处理同样的位置上贴应变片测得实际应变值

∈′＝(ε′₁，ε′₂，ε′₃...ε′_m)

规定，若则认定有限元模型准确。

步骤3根据实际经验，结合实际工况，按等梯度法，以固定大小δ为间隔，改变接触应力的均布载荷σ+k·δ(k＝0，1，2...)的大小，得到多组σ-∈的关系数据。

步骤4装配前，贴附电阻应变片于待测零件上，应变片的贴附位置，布局的方向与步骤2中有限元仿真的后处理阶段测取的位置，方向保持一致。贴附完毕后，测得对应各处的应变初值

∈₀＝(ε₀₁，ε₀₂，ε₀₃...ε_0m)

上式中ε₀₁，ε₀₂，ε₀₃...ε_0m与步骤2所给应变ε₁，ε₂，ε₃...ε_m对应。