[发明专利]一种铆接结构干涉量快速预测方法

权利要求书

1.一种铆接结构干涉量快速预测方法，包括以下步骤：

步骤一、根据铆接前铆接板的厚度t₀、铆钉孔的孔径D、铆钉的初始构形、预设铆接后的镦头高度h、预设铆接后的镦头鼓形最大直径d_max，根据镦头回转面的轮廓曲线方程以及铆接前、后铆钉的体积不变原理，计算出镦头最小直径d_min，从而得到铆接后的铆钉预示构形；

其中，以镦头中心为坐标原点，以铆钉的中轴线为y轴，镦头回转面的轮廓曲线方程为：

而铆接后铆钉孔内的铆钉杆的直径等于铆钉孔的孔径D；

步骤二、对铆钉初始构形的回转面划分三角形网格，并将该三角形网格映射到铆钉预示构形回转面上，得到铆钉预示构形回转面的三角网格；

步骤三、将铆钉预示构形回转面的三角网格作为铆钉构形回转面的初始解，通过有限元方法求解铆钉最终构形，过程如下：

1)根据铆钉构形回转面的初始解、铆钉的材料参数以及预设压力，得到铆钉构形的每个网格节点的塑性应变和应力，从而计算得到作用在每个网格节点上的内力；

2)根据铆钉构形与铆接板接触面上的网格节点的内力以及铆钉构形与铆接板之间的摩擦系数得到铆钉构形与铆接板接触面上的每个网格节点的外力；

3)根据铆钉构形所有网格节点的内力、外力所做的功之和为零建立有限元平衡方程；

4)通过牛顿-拉普森迭代法以预设的收敛准则求解有限元平衡方程对铆钉构形上的网格节点进行修正，得到铆钉的最终构形；

步骤四、根据步骤三得到的铆钉最终构形得到铆接后铆钉杆上任一高度的直径d₁，而直径d₁与铆钉孔径D的差值即为所需的铆接结构干涉量。

2.根据权利要求1所述的铆接结构干涉量快速预测方法，其特征在于，步骤三中的收敛准则为：当某一迭代步计算出所有铆钉构形的网格节点的残余力向量范数小于前一迭代步计算出的相应值时，判断相邻两次迭代步中的所有铆钉构形网格节点的位移差之和是否小于预定值，如是则迭代结束，否则继续进行下一步迭代；当某一迭代步计算出所有铆钉构形网格节点的残余力向量的范数大于或等于前一迭代步计算出的相应值时，迭代失败；其中，铆钉构形网格节点的残余力向量为作用在该铆钉构形网格节点的内力和外力之差。

3.根据权利要求1或2所述的铆接结构干涉量快速预测方法，其特征在于：步骤二中首先基于超限映射法将铆钉初始构形的回转面轮廓上的网格节点向铆钉预示构形的回转面轮廓曲线上进行映射，得到铆钉预示构形回转面的轮廓节点；然后基于网格参数化算法将铆钉初始构形的回转面内部网格节点向铆钉预示构形的回转面进行映射，得到铆钉预示构形回转面的内部节点，将铆钉预示构形回转面的轮廓节点和内部节点按映射前的拓扑关系连接形成铆钉预示构形回转面的三角网格。