[发明专利]一种基于单纯形搜索的群组螺纹紧固件拧紧顺序优化方法

权利要求书

1.一种基于单纯形搜索的群组螺纹紧固件拧紧顺序优化方法，其特征在于：结合数值模拟和数据拟合方法建立无序分布群组螺纹连接结构挠曲面方程，依据由内向外及ASMEPCC-1标准中对角交叉分步拧紧原则，基于单纯形搜索法确定螺纹紧固件拧紧顺序，具体步骤如下：

步骤1无序分布群组螺纹紧固件分组；

将群组螺纹紧固件分为N组，由内向外依次记为Ⅰ、Ⅱ、…、M-1、M、…、N，每组螺纹紧固件的数量为k_i，i＝1，2，…，m-1，m，…，n；

步骤2含真实螺纹及粗糙表面的螺纹连接结构有限元模型；

构建螺纹参数化数学方程，建立具有真实螺纹特征的紧固件实体模型；采用三维形貌仪测量粗糙表面微凸体高度，基于小波变换和多尺度理论重构机加工表面，通过拉伸、切除等操作建立薄壁件三维模型；采用六面体单元对螺纹进行精细网格划分，采用四面体单元对螺杆和薄壁件进行较为粗糙的网格划分，建立螺纹连接结构有限元模型；

步骤3基于ASME PCC-1的第M-1组螺纹紧固件拧紧顺序；

按照对角交叉分步拧紧原则，对第M-1组k_m-1颗螺纹紧固件进行拧紧；

步骤4结合数值仿真与数据拟合的挠曲面方程；

模拟扭矩法，依据步骤3中的拧紧顺序拧紧第M-1组螺纹紧固件；基于静强度分析，建立薄壁件挠曲面方程；

步骤5基于单纯形搜索的第M组第1颗螺纹紧固件确定准则；

以第M组螺纹紧固件为对象，采用步骤4中的挠曲面方程计算并比较各螺纹紧固件位置薄壁件轴向位移；基于单纯形搜索法，分别拧紧轴向位移最大和最小位置处的螺纹紧固件；计算第M-1组螺纹紧固件预紧力变化总和，分别记为ΔF_δ1、ΔF_δ2，将预紧力变化总和最小时的螺纹紧固件定义为第M组第1颗螺纹紧固件；

步骤6依据步骤3中的拧紧原则，确定第M组螺纹紧固件的最佳拧紧顺序，结合步骤4和5确定第M+1组第1颗螺纹紧固件；

步骤7按照步骤6，相继确定每组螺纹紧固件的最佳拧紧顺序；采用该优化顺序对实际试样进行拧紧，以薄壁件应变为评价指标。

2.根据权利要求1所述的一种基于单纯形搜索的群组螺纹紧固件拧紧顺序优化方法，其特征在于：螺纹紧固件分组过程中，拧紧争议紧固件与邻组任一紧固件，若薄壁件形心轴向位移最大相对误差≤5％，则螺纹紧固件划分为一组。

3.根据权利要求1所述的一种基于单纯形搜索的群组螺纹紧固件拧紧顺序优化方法，其特征在于：提出的方法与群组螺纹紧固件分布状态、螺纹紧固件规格和设计预紧力无关。

4.根据权利要求1所述的一种基于单纯形搜索的群组螺纹紧固件拧紧顺序优化方法，其特征在于：所述方法融合静态特性数值仿真、数据拟合和单纯形搜索法，在设计阶段实现螺纹紧固件拧紧顺序的优化，为产品装配一致性及使役性能提升提供方法支持。