[发明专利]一种用于螺纹连接结构强度和防松的监测方法

说明书

本发明涉及一种用于螺纹结构强度和防松的监测处理方法，属于航空航天的螺纹连接技术领域，解决了现有技术中螺纹连接结构强度和防松监测处理过程中工作量大、难度高的问题。本发明的监测处理方法步骤包括步骤1：确定螺纹连接结构尺寸参数，进行参数化建模；步骤2：螺纹连接结构六面体网格划分；步骤3：确定装配关系，对螺纹连接结构进行装配；步骤4：进行螺纹连接结构强度分析，对螺帽、螺杆进行调整；步骤5：进行螺纹连接结构防松分析，对螺纹连接结构进行调整。本发明的监测处理方法，通过螺纹连接结构六面体网格划分，生成包含螺纹细节的高精度螺纹连接结构网格模型，用于螺纹连接强度和防松监测处理，提高了监测处理精度。

技术领域

本发明涉及航空航天的螺纹连接技术领域，尤其涉及一种用于螺纹连接结构强度和防松的监测方法。

背景技术

相对于传统行业，对于应用到航空航天领域的机械设备必须满足高强度和高精度要求，尤其是在设备中用到的螺纹连接结构，必须保证其具有较高的可靠性，以满足无人机、航天器等航空航天设备应对严酷和复杂环境的要求。而在工程实际中，由于外载荷的振动变化、材料高温蠕动等会造成摩擦力减小，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹连接松动，如此反复作用，螺纹连接就会松弛而导致失效，因此必须进行防松处理；由于应力的作用，螺纹连接也会发生强度失效，强度失效意味着结构或设备必须退役，否则会影响设备正常工作，甚至造成事故，对航空航天事业造成不可挽回的损失。因此，对螺纹连接结构进行强度和防松监测处理十分必要。

有限元分析是一种求解微分方程的数值计算过程，也是工程中常用的技术手段。该方法的关键技术之一是将分析结构离散成合理的网格模型，对于三维结构而言，六面体单元组成的网格模型具有求解精度和效率两方面的综合优势。将有限元分析应用到对螺纹连接结构的强度和防松监测，与传统测量计算的方式相比提高了监测的准确性，对于螺栓三维结构而言，由于螺栓牙形及螺旋升角的存在使得结构划分纯六面体单元存在困难，即使可以划分完成，其建模工作量巨大，建模效率低下的缺点也严重限制该方法达到工程研究的要求。

针对螺纹连接结构的有限元网格划分经历了：(1)二维无升角模型；(2)三维四面体自由划分；(3)“粘接”式六面体网格；(4)六面体过渡网格。尽管发展到现在针对螺纹连接结构的六面体过渡网格可以实现，但其仍需要在专业网格划分软件中进行繁琐的人工操作，导致对螺纹连接结构强度和防松监测处理过程中工作量大，难度高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于航空航天的螺纹连接强度和防松的监测方法，用以解决现有技术中螺纹连接结构强度和防松监测处理过程中工作量大、难度高的问题。

本发明实施例提供了一种用于螺纹连接结构强度和防松的监测方法，步骤包括：

步骤1：确定螺纹连接结构尺寸参数，进行参数化建模；

步骤2：螺纹连接结构六面体网格划分；

步骤3：确定装配关系，对螺纹连接结构进行装配；

步骤4：进行螺纹连接结构强度分析，对螺帽、螺杆进行调整；

步骤5：进行螺纹连接结构防松分析，对螺纹连接结构进行调整。

进一步，所述步骤2中，所述螺纹连接结构六面体网格划分步骤包括：

步骤2.1：确定网格划分参数，对螺栓杆部进行六面体过渡网格划分。

进一步，所述步骤1中，所述螺纹连接结构尺寸参数包括螺栓公称直径d、螺栓头部厚度k、螺栓杆部长度L、螺纹部分长度b、螺栓头部等效直径e。

进一步，所述步骤1中，所述参数化建模包括：

步骤1.1：螺栓头部建模；

步骤1.2：基于螺栓头部位置创建螺栓杆部模型；