[发明专利]一种混合连接接头载荷分配方法

说明书

本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种混合连接接头载荷分配方法，包括以下步骤：建立混合连接接头仿真模型，使用内聚力模型模拟胶层的变形和损伤失效，紧固件采用实体单元建模，并设定约束；进行混合连接接头的拉伸仿真测试和实际拉伸测试，对比测试结果后对仿真模型进行修正，并输出内能/载荷‑位移曲线，根据胶能量、紧固件能量的走势和波动对胶和紧固件的载荷进行分配。本发明通过建立混合连接接头仿真模型并进行拉伸仿真测试，输出内能/载荷位移曲线，通过胶层和紧固件的内能变化来表征胶铆的载荷分配，并且通过二者的内能变化来分析胶铆的承载顺序以及胶层失效点，进而通过改变紧固件数量和胶层参数的方式优化载荷分配，提高接头承载力。

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种混合连接接头载荷分配方法。

背景技术

混合连接接头是指在接头中同时使用胶接和机械连接（即螺接或者铆接），这种方式可以兼顾胶接和机械连接的优势，广泛应用于复合材料领域。研究发现，混合连接中胶铆（螺）所承担的外部载荷比例是影响接头承载能力的主要因素之一，如何合理分配胶铆（螺）载荷成为了亟待解决的问题。

相关技术中，对于混合连接接头的载荷表征方法，多采用自制的专用螺栓，通过在螺栓上设置传感器来观察接头承载过程中的受力情况，还有一种方式是建立了混合接头的仿真模型，通过胶铆（螺）局部监测点的应力/应变分析总结出载荷分配规律，此外还可以建立接头的解析模型，建立接头承载过程中的数学表达式；

然而发明人在实施上述方案时发现，采用自制专用螺栓无法对胶的承载进行监测，采用混合接头仿真模型仅能实现对局部的检测，缺少对模型整体区域中胶铆（螺）承载的综合考察，接头的拉伸过程中的解析模型侧重于接头承载能力的预测，对胶铆载荷的判断是个难点。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种混合连接接头载荷分配方法，采用对胶层内能和紧固件内能进行仿真输出的方式来调整混合连接接头的载荷分配。

根据本发明的第一方面，提供一种混合连接接头载荷分配方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

建立混合连接接头仿真模型，使用内聚力模型模拟胶层的变形和损伤失效，紧固件采用实体单元建模，并设定模型的边界条件；

进行混合连接接头的拉伸仿真测试，并输出内能/载荷-位移曲线，根据胶能量、紧固件能量的走势和波动对胶和紧固件的载荷分配趋势进行评估；

其中，胶内能跃升段为胶层剥离失效点，胶内能的最终平台期为胶层不再发挥主承载作用的阶段，通过调整紧固件数量和胶层厚度来抑制胶层失效和以及同步紧固件和胶层共同承载的时机。

在本发明一些实施例中，所述紧固件为螺钉、螺栓或铆钉。

在本发明一些实施例中，在设定约束时，采用动力学模拟接头的准静态拉伸。

在本发明一些实施例中，在设定约束时，约束的条件为一边固定，约束所有自由度，另一边释放拉伸方向的自由度。

在本发明一些实施例中，在设定约束时，拉伸端采用耦合约束，约束区域为拉伸端的实际夹持区域。

在本发明一些实施例中，在进行拉伸仿真测试时，载荷采用平缓曲线加载，并在胶层和紧固件上分别设置两个集合，用于分别输出胶层和紧固件的能量曲线。

在本发明一些实施例中，在进行混合连接接头的拉伸仿真测试前，还需要通过实际混合接头拉伸测试对所述混合连接接头仿真模型进行修正。

在本发明一些实施例中，对所述混合连接接头仿真模型进行修正的方法包括以下步骤：

进行实际混合接头拉伸测试，获得混合接头拉伸过程中的载荷-位移曲线；