[发明专利]一种非协调装配发动机连接件受力分析方法

说明书

本发明属于结构强度分析技术领域。本发明提供一种非协调装配发动机连接件受力分析方法，考虑连接件结构的非线性，对非协调装配下的连接件进行准确传载路径模拟，并对连接件应力进行精确表征，有效减轻结构重量。

技术领域

本发明属于结构强度分析技术领域，具体涉及非协调装配发动机连接件传载及精确应力分析。

背景技术

飞机发动机载荷通过连接件传递集中传载，集中传载部位连接件纵多，其载荷传递严重依赖于装配工艺，诸多发动机集中传载部位因非协调装配导致结构提前破坏，目前其受力分析方法局限于理想装配工艺下工程线弹性分析方法，分析精度低，对非协调装配下的发动机连接件无可靠的分析方法。

发明内容

发明目的：提供一种非协调装配发动机连接件受力分析方法，考虑连接件结构的非线性，对非协调装配下的连接件进行准确传载路径模拟，并对连接件应力进行精确表征，有效减轻结构重量。

发明的技术方案：提供一种非协调装配发动机连接件受力分析方法，所述受力分析方法包括：

步骤1：特定安装角、特定预紧力下螺栓连接件附加应力表征，具体包括：

传载路径的真实模拟：利用连接件的材料非线性，采用非线性塑性段线性化等效处理方法表征连接件材料的真实硬化过程；利用连接件与发动机基体的接触非线性，对不连续的接触边界条件采用带有罚函数的弹塑性摩擦接触对进行表征；

装配预紧力的表征：对初始装配下的螺栓，通过干涉过盈量模拟螺栓预紧力；

结构化网格逼近表征：采用渐进式收敛方法确定有限元模拟网格尺寸及单元类型；

非线性求解计算：利用模拟的传载路径、表征的装配预紧力、表征的结构化网格逼近，采用非线性迭代方法求解计算，得到螺栓在特定安装角、特定预紧力下的附加应力；

步骤2：重复步骤1，对不同安装角、不同预紧力下螺栓连接件的附加应力进行精确表征，得到不同安装角、不同预紧力下的连接件附加应力。

进一步地，采用非线性塑性段线性化等效处理方法包括：对材料的非线性塑性段采用若干个渐进逼近点对非线性过程进行无限逼近。

进一步地，所述连接件为螺栓连接件；

弹塑性摩擦接触对的建立包括：建立螺栓头-框、螺母-接头、螺栓头-框、螺柱-框、螺柱-接头、框-接头的非线性弹塑性面接触对。

进一步地，不连续的接触边界条件是指：根据建立的非线性弹塑性面接触对连接件不同的受力状态，确定不同接触对对应的法向接触面积和接触压力大小。

进一步地，基于连接件与发动机基体的切向接触行为，采用罚函数具体包括采用摩擦系数模拟所述切向接触行为。

进一步地，通过施加渐进式的过盈量δ表征预紧力FY的大小。

进一步地，有限元模拟网格尺寸的确定包括：选用二次修正的四面体单元，连接件与发动机基体的非接触区域单元网格尺寸为5-8mm，接触区域网格尺寸为1-3mm；

渐进式收敛方法是指：当单元网格尺寸由大到小变化时，连接件的有限元应力数值逐步收敛趋近于特定值。

进一步地，在步骤1之前，对螺栓连接件进行工程应力分析：

螺栓连接件在轴向拉力FL、切向载荷FT、弯矩M复合作用下，呈现材料非线性、接触非线性。。

本发明的技术效果：创新性地运用结构非线性技术，对不同安装角、不同预紧力下螺栓连接件的附加应力进行精确表征，得到不同安装角、不同预紧力下的连接件附加应力，为发动机螺栓型号选取提供参考和依据。

附图说明

图1为非协调装配发动机连接件结构图；