[发明专利]复合材料零件与金属零件混杂连接强度校核方法

说明书

本发明提供一种复合材料零件与金属零件混杂连接强度校核方法，包括：对于给定的复合材料建立等效模型；构建挤压‑旁路包络曲线的确定方法；进行许用值试验及参数修正；采用工程算法计算每个连接结构的温度载荷，根据温度载荷对连接结构的机械载荷进行温度修正，其中，连接结构包括紧固件和多层连接板；根据修正后的机械载荷获取挤压应力和旁路应力；绘制挤压‑旁路包络曲线；根据挤压应力和挤压‑旁路包络曲线进行连接强度校核。本发明可批量处理单向受载及双向受载结构的连接强度校核问题，金属结构的连接强度校核和紧固件连接强度校核，并叠加考虑温度载荷和机械载荷的耦合影响，为国内各行业复合材料分析领域，提供了有力的分析方法和工具。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种复合材料零件与金属零件混杂连接强度校核方法。

背景技术

高性能碳纤维及复合材料是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新材料，是21世纪多功能、高性能、智能化新材料研究的重点方向，更是世界各国发展高新技术、国防尖端技术和战略新兴产业的物质基础，广泛应用于航空航天、风电叶片、新能源汽车、轨道交通、压力容器、体育休闲等领域。

目前国内航空业对于复合材料的应用处于探索阶段，现有服役机型MA60、ARJ21等复合材料使用量均较低，C919任然在试飞，且复材应用率较低。国内各航空设计院所掌握的复合材料的分析方法较为匮乏，目前均采用大量的试验来验证复合材料的能力，缺乏相关的分析方法和分析工具进行批量的连接校核。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种复合材料零件与金属零件混杂连接强度校核方法，可批量处理单向受载及双向受载结构的连接强度校核问题，金属结构的连接强度校核和紧固件连接强度校核，并同时提供了温度载荷分析，可叠加考虑温度载荷和机械载荷的耦合影响，为国内各行业复合材料分析领域，从国产大飞机项目出发并下延各种军品和民品项目的复材结构分析，提供了有力的分析方法和工具，有力的支持了国产复合材料结构设计领域，填补了业内的空白。

本发明实施例提出了一种复合材料零件与金属零件混杂连接强度校核方法，包括以下步骤：对于给定的复合材料建立等效模型；构建挤压-旁路包络曲线的确定方法；进行许用值试验及参数修正；采用工程算法计算每个连接结构的温度载荷，根据所述温度载荷对所述连接结构的机械载荷进行温度修正，其中，所述连接结构包括紧固件和多层连接板；根据所述修正后的机械载荷获取挤压应力和旁路应力；根据所述挤压应力和所述旁路应力绘制挤压-旁路包络曲线；根据所述挤压应力和所述挤压-旁路包络曲线进行所述连接强度校核。

本发明上述提出的复合材料零件与金属零件混杂连接强度校核方法，还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，采用工程算法计算每个连接结构的温度载荷，根据所述温度载荷对所述连接结构的机械载荷进行温度修正，包括：根据所述符合材料的热膨胀系数和连接区尺寸，计算热载荷作用下的不协调变形；根据所述不协调变形，考虑连接传载荷单方向连接板尺寸和厚度，推算温度作用下的温度总载荷；采用工程算法推出连接结构分配系数，以根据所述分配系数获取每个连接结构的温度载荷；将所述连接结构的温度载荷与机械载荷进行叠加。

根据本发明的一个实施例，根据所述修正后的机械载荷利用以下公式(1)获取所述挤压应力：其中，σ_br为挤压应力，F为修正后的机械载荷，D为紧固件直径，T为当前计算连接板厚度。

根据本发明的一个实施例，如果连接计算点位于多钉连接的第i个钉位置，则根据以下公式(2)第i个钉的旁路总载荷：F_bypass(i)＝F(i-1)+F(i-2)+…+F(1)，i为整数(2)，其中，F(i)为每个紧固件传递载荷，F_bypass(i)为第i个钉的旁路总载荷；根据以下公式(3)计算第i个钉的旁路应力：

其中，F_bypass(i)为第i个钉的旁路总载荷，δ_bypass(i)为第i个钉的旁路应力，B为紧固件排距，T为当前计算连接板厚度。