[发明专利]一种通过螺栓连接的双面搭接件的建模方法

权利要求书

1.一种通过螺栓连接的双面搭接件的建模方法，该双面搭接件含有上层搭接件、中层搭接件和下层搭接件，三层搭接件分别设有相同直径的连接通孔，并通过同一个螺栓连接为一体结构，已知搭接件的设计参数及螺栓属性，螺栓的牌号计算螺栓的剪切刚度及拉伸刚度，其特征在于包含以下内容：1)根据搭接件的设计参数，建立搭接件的有限元模型，进行有限元网格划分；2)将上层搭接件与中层搭接件的接触面的连接通孔的中心作为第一重合节点，将中层搭接件和下层搭接件的接触面的连接通孔的中心作为第二重合节点；3)将上层搭接件连接通孔的孔壁上有限元节点和中层搭接件连接通孔的孔壁上有限元节点与第一重合节点连接形成第一刚体元，将下层搭接件连接通孔的孔壁上有限元节点与第二重合节点连接形成第二刚体元；4)将第一重合节点与第二重合节点连接形成弹簧元；5)根据螺栓的已知属性计算螺栓的刚度值，将螺栓的刚度值赋予上述的弹簧元中，模拟螺栓剪切刚度及拉伸刚度，所述螺栓的刚度值包括螺栓的剪切刚度值和螺栓的拉伸刚度值。

2.如权利要求1所述的通过螺栓连接的双面搭接件的建模方法，其特征在于，在步骤5)中通过公式(1)、公式(2)和公式(3)计算螺栓的刚度值；

首先，根据搭接件各层搭接板的厚度及搭接板的弹性模量以及螺栓的直径，通过公式(1)计算螺栓的弹性柔度系数C:

其中，d为螺栓直径；t_s为上下搭接板的厚度；t_p为中间搭接板的厚度；E为搭接板弹性模量；K_e为螺栓材料修正系数；对于铝钉，K_e＝1；对于钛钉，K_e＝0.77；对于钢钉，K_e＝0.67；

再将上述螺栓的弹性柔度系数C代入公式(2)即可获得计算螺栓的剪切刚度K₁：

通过公式(3)计算螺栓的拉伸刚度K₂：

其中，A为螺栓截面积，t_s为上下板的厚度，t_p为中间板的厚度，E₁为螺栓弹性模量。