[发明专利]用于复合材料翼盒预连接阶段的临时紧固件布局优化方法

权利要求书

1.一种用于复合材料翼盒预连接阶段的临时紧固件布局优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将骨架与壁板进行预装配后，在骨架与壁板预设若干装配初孔，在壁板与骨架之间设置一系列间隙测量点进行间隙测量，通过拟合或插值运算得到壁板与骨架的间隙分布；

步骤二、根据壁板与骨架间的装配关系，在壁板与骨架之间设置滑动摩擦和有限滑动的面-面接触关系；根据壁板与骨架的间隙分布，建立复合材料翼盒的有限元计算模型，模拟临时紧固件对于被连接件的压紧力；

步骤三、在骨架与壁板之间预设若干装配初孔，以临时紧固件的位置和数量范围作为个体，以降低翼盒的颤振幅度、接触面间毛刺高度和切屑进入量为优化目标，对临时紧固件的布局通过遗传算法进行优化；其中，临时紧固件只能安装在装配初孔中，所有临时紧固件的载荷设置为相同值；

以壁板不产生损伤为约束条件，对遗传算法得到的每一个临时紧固件布局方案进行筛选，具体方法如下：根据临时紧固件布局方案中临时紧固件的位置和数量范围，计算得到复合材料翼盒的有限元计算模型的所有节点位移数据和应力数据，根据节点位移数据计算得到壁板与骨架的间隙分布，根据应力数据计算得到复合材料损伤的起始判据，所述起始判据包括孔壁损伤、表面损伤、纤维拉断或拔出、基体拉断或剪切失效以及分层损伤，当任一种起始判据超出预设范围时，则放弃该临时紧固件布局方案，否则保留该临时紧固件布局方案；

对临时紧固件的布局通过遗传算法进行优化时，目标函数的计算方法如下：对于每一个临时紧固件布局方案，在壁板与骨架的接触表面上选取一系列节点作为监测节点集；对任一监测节点，提取该监测节点处的初始间隙和法向位移，从而得到壁板与骨架接触面的间隙分布情况，进而得到该监测节点对应的毛刺高度、切屑进入量；若该监测节点的毛刺高度、切屑进入量在装配工艺规范的允许范围内，则将该监测节点标记为合格节点；所有的合格节点占监测节点集的比率则为目标函数值；同时，根据在制孔过程中受动载荷作用下的响应，计算翼盒的颤振幅度，若颤振幅度超过预设范围，则将目标函数值置零，废弃该临时紧固件布局方案，否则保持目标函数值不变；

步骤四、从保留的临时紧固件布局方案中选取其中一个方案，按照该方案的优化结果，通过临时紧固件对壁板和骨架进行临时连接，并采用塞尺检查壁板和骨架的间隙保证与优化结果相吻合。

2.根据权利要求1所述的用于复合材料翼盒预连接阶段的临时紧固件布局优化方法，其特征在于：步骤二中，建立复合材料翼盒的有限元计算模型时，将翼盒的梁和肋视为一个整体骨架，将临时紧固件简化为梁单元。

3.根据权利要求1所述的用于复合材料翼盒预连接阶段的临时紧固件布局优化方法，其特征在于：步骤二中，对于会对孔壁产生摩擦作用的临时紧固件，增设临时紧固件与壁板的滑动摩擦关系。

4.根据权利要求1所述的用于复合材料翼盒预连接阶段的临时紧固件布局优化方法，其特征在于：步骤二中，利用ABAQUS有限元软件建立复合材料翼盒的有限元计算模型，并通过设置MPC连接和BOLT LOAD加载方式模拟临时紧固件对于被连接件的压紧力。

5.根据权利要求1所述的用于复合材料翼盒预连接阶段的临时紧固件布局优化方法，其特征在于：步骤三中，利用改进的三维Hashin准则计算得到复合材料损伤的起始判据。