[发明专利]一种紧固件及设计方法

权利要求书

1.一种紧固件，其特征在于，所述的紧固件包括栓体和边界型面，所述的栓体与边界型面一体化加工，所述的栓体穿过被连接装置的通孔，所述的边界型面与栓体连接的端面与被连接装置的表面接触；所述的边界型面为不规则立体形状，其形状由被连接装置的材料和紧固件材料的面内各方向和厚度方向的热膨胀系数，以及紧固件栓体的直径和被连接结构的厚度确定。

2.根据权利要求1所述的一种紧固件，其特征在于，所述的被连接材料的面内各个方向的热膨胀系数的求解方法为：由d1、d2方向的热膨胀系数，旋转不同的θ角度，获得对应的d1'、d2'方向的热膨胀系数，d1、d2方向与d1'、d2'方向的热膨胀系数，之间的关系为：

α^d1'(T)＝α^d1(T)cos²(θ)+α^d2(T)sin²(θ)，α^d2'(T)＝α^d1(T)sin²(θ)+α^d2(T)cos²(θ)其中，θ为两坐标系间的转角，T为材料的温度，α^d1，α^d2分别为d1、d2方向的热膨胀系数，α^d1'，α^d2'分别为d1'、d2'方向的热膨胀系数。

3.根据权利要求2所述的1所述的一种紧固件，其特征在于，所述的边界型面的型面方程为：

y＝Cx^p'其中，T₀为环境温度，x,y分别代表平面内方向和厚度方向，其中C为常数，可以由紧固件栓体的直径和被连接材料的厚度求得；α_y2、α_y1分别为被连接材料和紧固件材料厚度方向的热膨胀系数，为不同θ角下面内d1'方向的热膨胀系数，α_x1为紧固件材料面内热膨胀系数。

4.如权利要求1-3所述的一种紧固件的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

确定被连接装置的材料、尺寸；

根据被连接装置的尺寸和受力、受热情况，确定紧固件栓体的尺寸和材料；

根据被连接装置的材料和紧固件的材料确定被连接装置平面内任意方向和厚度方向的热膨胀系数；

根据获得的热膨胀系数、栓体的直径和被连接装置的厚度，获的紧固件边界型面。

5.根据权利要求4所述的一种紧固件的设计方法，其特征在于，所述的被连接装置平面内任意方向的热膨胀系数的求解步骤为：

确定被连接装置平面内两个方向的热膨胀系数；

对得到的两个方向的热膨胀系数进行相应角度旋转，获得任意方向的热膨胀系数。

6.根据权利要求4所述的一种紧固件的设计方法，其特征在于，所述的紧固件边界型面的确定步骤为：

根据获得的被连接装置和紧固件的热膨胀系数、栓体的直径和被连接装置的厚度，带入到边界型面的型面方程中，获得任意方向的紧固件边界型面的曲线形状；

将获得的曲线形状在三维软件中生成三维模型，从而获得紧固件边界型面的形状。