[发明专利]一种考虑干涉连接下叠层结构件柔性装配偏差分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑干涉连接下叠层结构件柔性装配偏差分析方法，具体按照以下内容实施：获取壁板零件初始刚度矩阵；采用柔性工装根据N‑2‑1定位原理对壁板零件进行定位与夹紧；根据壁板零件位置，对定位零件进行定位与夹紧，逐一将定位零件与壁板零件干涉连接，每干涉连接一个定位零件后，基于影响系数法计算该定位零件干涉连接后，壁板零件上所有关键特征点的回弹量，并计算壁板零件在下一定位零件与壁板零件配合面的回弹变形量，直到所有定位零件装夹完成，记录最后的壁板零件关心点的位移，即获得叠层结构件的柔性装配偏差。本发明基于干涉内应力的考虑，提高了装配偏差分析的准确性。

技术领域

本发明属于柔性件装配技术领域，涉及一种考虑干涉连接下叠层结构件柔性装配偏差分析方法。

背景技术

纤维增强材料制成的叠层薄壁类结构件零件具有高性能、轻质化的特点，广泛运用于飞机蒙皮零件。干涉配合作为其主要连接方式，其在连接过程中在材料表面引入了干涉应力，可以提高连接处疲劳寿命，然而复合材料薄壁件具有尺寸大、刚度小、各向异性等特性，并伴随装配过程中零件本身的形状误差、定位误差、安装误差产生不可避免的变形，进而影响到后续飞机部件和总装的装配质量。

复合材料壁板零件，如翼盒蒙皮、机头整流罩等，多采用N-2-1定位原理的柔性工装进行定位、夹紧。然而由于壁板零件自身的制造误差、装配型架的制造误差及安装定位误差的引入，使柔性件装配中产生间隙或干涉，虽然会采用卡具进行强制装配消除相关间隙或者干涉，但是装配力释放后柔性零件会产生一定程度的变形。1997年，Liu和Hu将柔性件装配分解成四个步骤：定位、夹紧、装配、释放回弹，并在使用有限元分析及统计方法的基础上，提出了影响系数法(MIC)，通过构建敏感矩阵建立了零件偏差与装配体回弹偏差之间的线性关系。复合材料壁板零件通过铆接、高锁螺栓等进行干涉连接完成整体部件的连接与装配，连接处孔壁不可避免地引入了沿层应力，且由于壁板零件属于薄壁柔性件，会产生明显的刚化效应，造成装配回弹变形过程复杂，传统的影响系数法会对分析结果产生比较大的偏差。林嘉等得出在薄壁结构产生较大应力刚化效应两种不同装配情况，并给出了实际的有限元仿真分析案例，得出一尺寸为200×200×1mm均质金属板在总长度的0.01％拉伸量下的垂直弯曲刚度会增加82.3％，说明装配过程中的薄壁件的刚化效应不容忽视。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑干涉连接下叠层结构件柔性装配偏差分析方法，基于干涉内应力的考虑，提高了装配偏差分析的准确性。

本发明所采用的技术方案是，一种考虑干涉连接下叠层结构件柔性装配偏差分析方法，叠层结构件包括壁板零件和定位零件，定位零件通过卡具进行夹紧定位，壁板零件和定位零件通过柔性工装进行装配，壁板零件和定位零件为干涉连接，具体按照以下内容实施：

获取壁板零件初始刚度矩阵；

采用柔性工装根据N-2-1定位原理对壁板零件进行定位与夹紧；

根据壁板零件位置，对定位零件进行定位与夹紧，逐一将定位零件与壁板零件干涉连接，每干涉连接一个定位零件后，基于影响系数法计算该定位零件干涉连接后，壁板零件上所有关键特征点的回弹量，并计算壁板零件在下一定位零件与壁板零件配合面的回弹变形量，直到所有定位零件装夹完成，记录并获得最后的壁板零件关键特征点的位移偏差。

本发明的特点还在于，

获取壁板零件初始刚度矩阵具体为，对壁板零件的理想模型进行有限元分析，并通过设定壁板零件的材料属性参数，获取壁板零件初始刚度矩阵。

逐一将定位零件与壁板零件干涉连接，每干涉连接一个定位零件后，基于影响系数法计算该定位零件干涉连接后，壁板零件上所有关键特征点的回弹量，并计算壁板零件在下一定位零件与壁板零件配合面的回弹变形量，直到所有定位零件装夹完成具体为：