[发明专利]一种混合结构温度应力计算方法

说明书

本发明涉及结构强度分析技术领域，特别涉及一种混合结构温度应力计算方法。该方法应用非线性有限元软件ABAQUS，进行金属复材混合结构精确热应力分析及螺栓载荷分配计算；采用本发明提出的方法对螺栓连接的金属、复材混合结构进行精确温度应力分析，精确捕捉结构应力；对复杂受力状态的连接螺栓进行变形模拟，获取连接螺栓内力；高精度的金属、复材混合结构热应力模拟解决了结构重量偏于保守的问题，有效减轻结构重量。

技术领域

本发明涉及结构强度分析技术领域，特别涉及一种混合结构温度应力计算方法。

背景技术

碳纤维复合材料的大量应用，使它和金属的连接成为必然，见图1。在应用过程中，由 于碳纤维复合材料的线膨胀系数远低于金属材料，这就使得碳纤维复合材料和金属的连接结 构在工作温度发生变化时，产生不协调变形，从而产生温度应力。这种由于材料的热膨胀系 数不匹配而产生的附加应力问题，已成为复合材料和金属的连接中急需解决的一个关键难 题，亟需确定一种方法对金属、复材混合结构进行温度应力评估计算。

发明内容

发明目的：给出一种混合结构温度应力及螺栓载荷分配精确计算方法，精确获得结构数 值解。

技术方案：一种混合结构温度应力计算方法，该方法应用非线性有限元软件ABAQUS， 进行金属复材混合结构精确热应力分析及螺栓载荷分配计算；具体计算步骤如下：

(1)对现有的结构进行受力形式初步工程分析，对结构中的次承力受力因素不予考虑， 对主要的关键结构进行细节分解，以便进行前处理建模；

(2)选择相应求解器求解，

(3)依据计算，确定复材结构精确温度应力数值；

(4)提取连接螺栓载荷并查看螺栓关键部位的变形数值，依据刚度指标确定结构刚度是 否合理。

进一步的，所述次承力受力因素包括垫板、垫片、螺纹等。

进一步的，步骤(2)中，由于此问题数以准静态求解，选用ABAQUS/Standard静态求解器进行有限元精确应力及变形求解。

有益技术效果：1)对螺栓连接的金属、复材混合结构进行精确温度应力分析，精确捕捉 结构应力；

2)对复杂受力状态的连接螺栓进行变形模拟，获取连接螺栓内力；

3)高精度的金属、复材混合结构热应力模拟解决了“结构重量偏于保守”的问题，有效减轻结构重量。

附图说明

图1复合材料和金属连接结构示意图；

图2螺栓—金属、螺栓—复材接触示意图；

图3金属热膨胀系数随温度变化示意图；

图4金属—复材混合结构有限元网格剖分图；

图5金属—复材混合结构温度载荷；

图6机金属-复材混合结构示意图；

图7a复材平板应力云图；

图7b金属平板应力云图；

图7螺栓载荷分配分布图；

图8计算单元示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明。

一种混合结构温度应力计算方法，该方法应用非线性有限元软件ABAQUS，进行金属 复材混合结构精确热应力分析及螺栓载荷分配计算；具体计算步骤如下：