[发明专利]一种异质材料连接结构设计方法

说明书

本发明公开了一种异质材料连接结构设计方法，该方法根据异质连接结构特点，对结构进行简化处理；提取连接区关键参数，进行参数化建模，并建立连接结构整体三维模型；对整体三维模型进行网格划分、赋予材料属性、设置接触属性、定义边界条件，并进行数值仿真计算；对数值仿真计算结果进行分析，并与试验结果进行对比；若结果一致，则进行后续的参数化分析；若不一致，则修正相应的数值模型参数，对有限元模型进行优化调整，并再次进行数值计算，直至数值计算结果与试验结果相匹配；对最终得到的数值模型进行参数化分析，总结各参数对异质材料连接结构承载性能的影响规律，并对异质连接结构进行参数优化设计。本发明保证了参数优化设计的准确性。

技术领域

本发明涉及异质材料连接结构设计领域，具体涉及一种异质材料连接结构设计方法。

背景技术

目前很多针对异质材料连接结构的分析设计过程中，基本步骤包括：特征提取、三维建模、数值计算，结果分析。但在特征提取和三维建模这一系列步骤中，大多通过人工建模实现，效率低下且准确性差。如何保证数值模型的准确性、提高分析效率，是进行异质材料连接结构参数优化设计的重要前提，也是目前亟需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种异质材料连接结构设计方法，保证了参数优化设计的准确性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种异质材料连接结构设计方法，包括以下步骤：

S1、根据异质连接结构特点，对结构进行简化处理；

S2、提取连接区关键参数，进行参数化建模，并建立连接结构整体三维模型；

S3、对整体三维模型进行网格划分、赋予材料属性、设置接触属性、定义边界条件等，并进行数值仿真计算；

S4、对数值仿真计算结果进行分析，并与试验结果进行对比；若结果一致，则进行后续的参数化分析；若不一致，则修正相应的数值模型参数，对有限元模型进行优化调整，并再次进行数值计算，直至数值计算结果与试验结果相匹配；

S5、对步骤S4中最终得到的数值模型进行参数化分析，总结各参数对异质材料连接结构承载性能的影响规律，并对异质连接结构进行参数优化设计。

进一步地，步骤S1中，简化处理的原则为：保留连接区的基本几何特征和接触属性。

进一步地，步骤S2中，连接区关键参数包括突起的几何尺寸，各突起之间的横向间隔和金属底座高。

进一步地，步骤S4中，所述的结果一致是指数值仿真计算结果与试验结果在连接结构强度、损伤扩展过程及最终破坏模式等方面均保持一致。

进一步地，步骤S5中，所述的承载性能包括强度性能、断裂韧性、疲劳性能等。

本发明具有以下有益效果：

在对异质材料连接结构进行简化后，通过参数化建模提高了建模效率，避免了人工建模可能出现的问题，通过实验与数值仿真的结果对比，验证了数值模型的准确性，进而保证了参数优化设计的准确性。

附图说明

图1为异质材料连接结构设计方法流程图。

图2为MATLAB GUI操作界面图。

图3为ABAQUSTM前处理端生成的单胞模型示意图。

图4为异质材料连接结构简化后数值模型图。

图中：1、金属材料；2、复合材料；3、搭接界面。

图5为数值计算结果与试验对比图。

具体实施方式