[发明专利]一种螺钉连接的结合部有限元建模方法

摘要

一种螺钉连接的结合部有限元建模方法，通过上述赫兹接触理论和G‑W模型描述，可以得到结合部的有效接触面积，在有限元建模中可以通过对有效接触面积内的对应单元节点进行刚性连接，从而建立结合部模型。本发明提出了避免螺钉连接的结合部有限元建模中参数识别和模型修正的复杂过程的，同时使得螺钉连接的结合部的计算的动态特性更与实际情况相符的结合部有效接触面积内有限元单元节点刚性连接的有限元建模方法。

主权项

一种螺钉连接的结合部有限元建模方法，其特征在于：所述有限元建模方法包括以下步骤：1)根据螺钉连接的结合部的材料属性即弹性模量、泊松比和粗糙度计算螺钉连接的结合部有效接触面积的直径；当螺钉连接的结合部是粗糙平面和理想刚性平面接触时，螺钉连接的结合部有效接触面积的直径为:$L\≈\frac{3.75}{E^{*}f}{F}_N---\left(18\right)$其中E、ν分别为螺钉连接的结合部中粗糙平面的弹性模量和泊松比，f为粗糙平面的表面粗糙度Ra值，F_N为螺钉的总法向力；当螺钉连接的结合部是两个粗糙平面相互接触并它们峰高分布均为高斯分布时，螺钉连接的结合部有效接触面积的直径为:$L=\frac{3.75}{\sqrt{f_1^2+f_2^2}}(\frac{1-v_1^2}{E_1}+\frac{1-v_2^2}{E_2})F_N---\left(19\right)$其中f₁，f₂分别为两个粗糙平面的粗糙度Ra值，E₁,E₂分别为两个粗糙平面的弹性模量，ν₁,ν₂分别为两个粗糙平面的泊松比；2)对螺钉连接的结合部建立有限元模型：首先对螺钉连接的结合部进行有限元网格划分建立单元节点，螺钉连接的结合部的两个接触面在分别进行有限元网格划分后，两个接触面上的相互一一对应的单元节点的空间坐标是一致的；然后以螺钉孔中心为圆心，以步骤1)中直径L计算螺钉连接的结合部有效接触面积，并在此有效接触面积内，将两个接触面上的相互一一对应的单元节点进行刚性连接。