[发明专利]一种确定前转向节球头连接结构轴力损失的方法和装置

权利要求书

1.一种确定前转向节球头连接结构轴力损失的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立转向节(1)、球头螺栓(2)、衬套(3)和螺母(4)的有限元模型；

步骤二、定义各零件的连接关系；

步骤三、计算球头螺栓(2)的初始轴力；

步骤四、定义各零件非线性材料属性；

步骤五、定义边界条件；

步骤六、施加步骤二的衬套(3)与转向节(1)过盈量；

步骤七、预紧过程通过预紧面施加步骤三的球头螺栓(2)的初始轴力；

步骤八、加载过程采用fixed方法保持球头螺栓(2)长度不变，在球头点(7)施加误用工况载荷；

步骤九、卸载过程采用fixed方法保持球头螺栓(2)长度不变，将误用载荷卸载至零；

步骤十、将有限元模型导入商业有限元分析软件，采用隐式求解的方法，同时考虑几何非线性和材料非线性进行分析计算；

步骤十一、输出预紧过程、加载过程和卸载过程三个阶段球头螺栓(2)预紧面合力SOF与时间曲线；

步骤十二、计算得出球头螺栓(2)轴力损失情况。

2.根据权利要求1所述的一种确定前转向节球头连接结构轴力损失的方法，其特征在于，步骤一，所述转向节(1)建模采用二阶四面体单元；所述球头螺栓(2)、衬套(3)是通过二维模型旋转得出，建模采用六面体单元；所述螺母(4)建模采用六面体单元。

3.根据权利要求1所述的一种确定前转向节球头连接结构轴力损失的方法，其特征在于，步骤二，包括建立球头点(7)与球面分布耦合约束关系；建立衬套(3)与转向节(1)过盈配合关系，接触面主面为衬套(3)，从面为转向节(1)；建立球头点(7)与衬套(3)滑动接触关系，接触面主面为球头点(7)，从面为衬套(3)；建立螺母(4)与转向节(1)滑动接触关系，接触面主面为螺母(4)，从面为转向节(1)；定义球头螺栓(2)预紧面；建立球头点(7)和螺母(4)绑定约束关系。

4.根据权利要求1所述的一种确定前转向节球头连接结构轴力损失的方法，其特征在于，步骤三，考虑球头螺栓(2)屈服强度利用率、螺栓基本参数、螺纹最小摩擦系数，根据如下公式计算球头螺栓(2)初始轴力：

式中：

F为螺栓轴力；

A₀为螺栓最小截面积，单位为mm²；

d₀为螺栓最小截面的直径，单位为mm；

d₂为螺纹中经，单位为mm；

R_P0.2min为螺栓屈服强度，单位为兆帕MPa；

ν为螺栓屈服强度利用率；

μ_Gmin为螺纹最小摩擦系数；

P为螺距。