[发明专利]一种复杂受力状态下螺栓孔的高周疲劳寿命确定方法

说明书

本申请涉及一种复杂受力状态下螺栓孔的高周疲劳寿命确定方法，所述方法包括：获取所述结构的厚度和和螺栓孔的直径，根据所述厚度和直径确定挤压分布系数；建立所述结构的有限元模型，在所述结构的有限元模型和实体结构模型中施加两次不同的载荷，得到两种载荷下螺栓孔的最大应力和螺栓孔旁路载荷引起的名义应力，并根据两种载荷及相应载荷下的最大应力和名义应力确定应力集中系数；根据所述挤压应力集中系数确定所述结构的板宽；根据所述结构要求解的受力载荷下的局部最大应力、旁路载荷引起的名义应力、钉传载荷等确定应力严重系数；最终根据所述应力严重系数获得复杂受力状态下螺栓孔的高周疲劳寿命。

技术领域

本申请属于机械疲劳寿命计算技术领域，特别涉及一种复杂受力状态下螺栓孔的高周疲劳寿命确定方法。

背景技术

对于螺栓孔受剪的工程使用环境中，通常采用应力严重系数法计算螺栓孔的高周疲劳寿命。

如图1所示，以下是对应力严重系数法的简要阐述：

图2为典型的连接件结构细节，带孔结构板材受到的载荷一部分由旁路通过，称为旁路载荷P_pl，另一部分由紧固件传走，称为钉传载荷P_dc。

旁路载荷P_pl产生的局部最大应力为σ₁，局部最大应力σ₁的计算公式见公式1，公式1中K_tg为净面积的空孔板的理论应力集中系数，W为板宽，D为螺栓孔直径，t为板的厚度：

钉传载荷P_dc产生的局部鼓大应力σ₂，局部最大应力σ₂的计算公式见公式2，公式2中K_tb为挤压应力集中系数，θ为挤压分布系数：

由旁路载荷P_pl和钉传载荷P_dc产生的局部最大应力σ_max＝σ₁+σ₂，σ_max的计算公式见公式3，公式3中即旁路载荷引起的名义应力：

名义应力应力严重系数α为孔表面系数，β为孔填充系数。根据公式1和公式2，应力严重系数SSF具体的计算公式参见公式4：

现有的方法都是通过先确定板宽W和螺栓孔直径D来通过公式计算出或查表得出公式1中的K_tg、K_tb，根据不同螺栓孔的类型查表即可确定θ、α、β，之后再通过有限元分析确定P_pl、P_dc，最终确定应力严重系数SSF，然后查阅S-N曲线，根据其载荷谱确定其寿命。但对于复杂的多钉连接结构往往难以确定板宽W，进而无法确定与板宽W有关的K_tg、K_tb，并且在钉孔密集的结构有限元计算中往往确定P_pl也十分困难。

发明内容

本申请的目的是提供了一种复杂受力状态下螺栓孔的高周疲劳寿命确定方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种复杂受力状态下螺栓孔的高周疲劳寿命确定方法，所述方法包括：

获取所述结构的厚度和和螺栓孔的直径，根据所述厚度和直径确定挤压分布系数；

建立所述结构的有限元模型，在所述结构的有限元模型和实体结构模型中施加两次不同的载荷，得到两种载荷下螺栓孔的最大应力和螺栓孔旁路载荷引起的名义应力，并根据两种载荷及相应载荷下的最大应力和名义应力确定净面积的空孔板的理论应力集中系数和挤压应力集中系数；

根据所述挤压应力集中系数确定所述结构的板宽；