[发明专利]一种套筒铆接结构的有限元建模方法

摘要

本发明公开了一种套筒铆接结构的有限元建模方法，首先建立套筒铆接结构的3D几何模型，包括套筒结构的3D几何模型和套筒结构连接用铆钉的3D几何模型，还包括顺序执行的以下步骤：步骤（1）、建立套筒结构内外筒的有限元模型；步骤（2）、建立模拟套筒结构内外筒壁之间接触力的有限元模型；步骤（3）、建立铆钉的有限元模型。本发明充分考虑了套筒之间的接触力并通过建立杆单元来模拟，同时相比于三维实体单元的建模方法更加简化，无需考虑非线性因素的影响，使得连接建模过程不再复杂繁琐，建模方法简单快捷，有利于处理自由度较大、连接较多的建模问题。

主权项

1.一种套筒铆接结构的有限元建模方法，首先建立套筒铆接结构的3D几何模型，包括套筒结构的3D几何模型和套筒结构连接用铆钉的3D几何模型，其特征在于：还包括顺序执行的以下步骤：步骤（1）、建立套筒结构中内外筒的有限元模型；步骤（2）、建立模拟套筒结构中内外筒壁之间接触力的有限元模型，具体包括顺序执行以下步骤：步骤（2.1）、采用两列或两列以上的杆单元建立模拟套筒内外筒壁接触力的有限元模型，所述杆单元垂直于套筒结构的内外筒壁；步骤（2.2）、根据套筒铆接结构的材料参数确定杆单元的材料与几何参数，其中杆单元的弹性模量取铆钉材料弹性模量的10⁵～10¹⁰倍，杆单元的密度取铆钉材料密度的10^-10～10^-5倍，杆单元的几何尺寸与铆钉的几何尺寸相当；步骤（3）、建立铆钉的有限元模型，具体包括顺序执行以下步骤：步骤（3.1）、在铆钉所在位置建立局部坐标系，设定X向为铆钉的长度方向，Y向和Z向均为垂直于铆钉长度的方向，且Y向与Z向相互垂直；步骤（3.2）、建立铆钉单元，设定铆钉单元在X、Y、Z方向以及绕X、Y、Z转动方向R_X、R_Y、R_Z的刚度分别为：KX=KRx=KRY=KRZ=0,KY=GYAL,Kz=GzAL]]>其中，K_X为铆钉单元在X方向的刚度，K_Y为铆钉单元在Y方向的刚度，K_Z为铆钉单元在Z方向的刚度，K_Rx为铆钉单元在RX方向的刚度，K_Y为铆钉单元在R_Y方向的刚度，K_Z为铆钉单元在R_Z方向的刚度；A为铆钉的截面积；L为铆钉的长度；G_Y为铆钉所用材料在Y向的剪切模量；G_Z为铆钉所用材料在Z向的剪切模量；步骤（3.3）、采用铆钉单元在铆钉所在位置建立套筒结构连接用铆钉的有限元模型。