[发明专利]一种仪器安装结构的螺栓校核方法

权利要求书

1.一种仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，包括：

对已有飞行器仪器安装结构螺栓校核方式进行整合，确定传统螺栓校核方法；

选取一种典型飞行器仪器安装结构的螺栓连接方式；

确定待验证螺栓校核方法；

分别采用传统螺栓校核方法和待验证螺栓校核方法建立有限元分析模型，对选取的典型飞行器仪器安装结构的螺栓连接方式进行螺栓校核；

对传统螺栓校核方法和待验证螺栓校核方法进行对比分析，对待验证螺栓校核方法的全面性和可靠性进行验证。

2.根据权利要求1所述的仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，在建立有限元分析模型时，根据选取的典型飞行器仪器安装结构的材料，选择不同的有限元单元形式。

3.根据权利要求1所述的仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，还包括：若确认待验证螺栓校核方法的全面性和可靠性合格，则将待验证螺栓校核方法更新至系统中进行二次开发，从而完成仪器安装结构螺栓的批量化校核。

4.根据权利要求1所述的仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，在根据传统螺栓校核方法建立的有限元分析模型中，先是根据数模中螺栓位置建立一维梁单元，之后将一维梁单元两端分别与结构用CBar或RBE2单元进行连接，采用上述方式建立的有限元模型只可以对螺栓连接型接头及螺栓连接型接头的螺栓进行强度校核，无法对胶接连接型接头及胶接连接型接头的螺栓进行强度校核，并且螺栓周边结构存在应力集中现象，会造成强度校核失真，需要对螺栓周边出现应力集中的结构进行进一步分析。

5.根据权利要求4所述的仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，在根据传统螺栓校核方法建立的有限元分析模型时，使用的公式如下：

根据Weaver和Johnston公式，将横向位移分布表示成节点的横向位移分布与斜率的形式，得到位移函数ω(x)：

其中，W₁和W₂分别表示两端节点处与时间相关的位移；W_x1和W_x2分别表示两端节点处与时间相关的斜率；位移与斜率在单元边界处上均连续；x表示螺栓上的点在X轴上的位置，L表示螺栓的长度；

将位移函数ω(x)代入单元并在单元上进行积分，再代入拉格朗日方程，可得梁单元的运动方程：

其中，ρ表示梁单元的密度，A表示梁单元的截面积，EI表示梁单元的刚度，f_z表示梁单元在Z方向的单位力，P₁表示梁单元在X方向上的合力，P₂表示梁单元在Y方向上的合力，M_z1表示梁单元在Z₁方向上的合力，M_z2表示梁单元在Z₂方向上的合力。

6.根据权利要求5所述的仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，在根据待验证螺栓校核方法建立有限元分析模型中，根据三维数模中螺栓轴线进行定位，根据数模中螺栓位置建立一维梁单元，之后将一维梁单元两端分别与结构用CWeld单元进行连接，且两端连接单元考虑螺栓周边结构的结构属性。

7.根据权利要求4所述的仪器安装结构的螺栓校核方法，其特征在于，在根据待验证螺栓校核方法建立有限元分析模型时，使用的公式如下：

轴向位移矩阵u(x)表达式：

其中，U₁、U₂分别表示表两端节点处与时间相关的节点位移；

轴向位移矩阵u(x)在单元上积分，得到：

其中，E表示杨氏模量；

将式(4)代入拉格朗日方程，可得：

其中，f_x表示梁单元在Z方向的单位力，F_x1和F_x2表示分别施加在两端节点上的合力。