[发明专利]一种钉载分布预测方法及系统

权利要求书

1.一种钉载分布预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：采集钉接连接板的工程参数，建立弹簧-刚度模型并构建平衡方程；

S2：利用工程参数解算热力联合参数并改写平衡方程；

S3：分别构建钉接连接板刚度模型和钉类紧固件刚度模型；

S4：利用渐进加载方式施加载荷，基于所述S3构建的钉接连接板刚度模型和钉类紧固件刚度模型分别确定每一加载步长的钉接连接板刚度和钉类紧固件刚度，代入改写后的平衡方程，获得每一加载步长的钉类紧固件位移，直至完成全部载荷的加载；

S5：将每一加载步长的钉类紧固件位移叠加，获得钉类紧固件总位移，进而完成钉类紧固件载荷分布预测。

2.根据权利要求1所述的一种钉载分布预测方法，其特征在于，在所述S1中，所述钉接连接板结构为单剪结构，将钉类紧固件的两端和钉接连接板的末端作为节点，建立弹簧-刚度模型，并基于各节点受力构建平衡方程。

3.根据权利要求1所述的一种钉载分布预测方法，其特征在于，所述工程参数包括几何尺寸、预紧力、装配条件、孔位误差和工况温度；所述热力联合参数包括干涉装配、摩擦力、热应力、装配间隙。

4.根据权利要求1所述的一种钉载分布预测方法，其特征在于，改写后的平衡方程如式(3)所示：

式中，K_B1，K_B2，K_B3是钉类紧固件的刚度，是以钉类紧固件为节点分割的钉接连接板A的各分段刚度，是以钉类紧固件为节点分割的钉接连接板B的各分段刚度，δP为导致干涉装配的孔位误差，为摩擦力引起的位移，为摩擦力，为A、B两钉接连接板ij分段由热应力引起的钉接连接板变形量，C_i为钉类紧固件i处的间隙，其中，i、j用于表示位置，取正整数或end，其中正整数为节点位置，end为钉接连接板末端。

5.根据权利要求4所述的一种钉载分布预测方法，其特征在于，摩擦力：

式中为螺栓i周边的摩擦力，μ为钉接连接板之间的静摩擦因数，F_p为连接结构的预紧力；

各分段钉接连接板A、B由热应力引起的变形为：

式中α_A和α_B分别为钉接连接板A、B的热膨胀系数，ΔT为温度变化量，和分别为钉接连接板A、B中ij分段的长度，和为钉接连接板的热变形。

6.根据权利要求1所述的一种钉载分布预测方法，其特征在于，所述钉接连接板刚度模型为式(36)：

式中和分别为每一步长计算时钉接连接板A和B的拉伸模量，和为钉接连接板A和B的宽度，和钉接连接板A和B的厚度,和分别为钉接连接板A、B在第n个钉和第n-1个钉的钉间距，n为正整数。

7.根据权利要求1所述的一种钉载分布预测方法，其特征在于，所述钉类紧固件刚度模型包括二次弯曲下的线性阶段钉类紧固件刚度和非线性阶段钉类紧固件刚度；

其中，二次弯曲下的线性阶段钉类紧固件刚度如式(37)所示：

式中K_Bw为二次弯曲下的线性阶段钉类紧固件刚度，为钉类紧固件剪切刚度、为钉类紧固件弯曲刚度、K^A和K^B分别为钉接连接板A、B的线性刚度、和为钉接连接板的二次弯曲刚度项；

非线性阶段钉类紧固件刚度K_Bn如式(43)所示：

式中，K_Bn是非线性阶段钉类紧固件刚度，K_B是试验测量获得的线性阶段刚度，t^A、t^B分别是钉接连接板A、B的厚度，D为钉类紧固件直径，K为等效割线模量，n为非线性系数，P为外部载荷大小。