[发明专利]基于修正刚度方法的复合材料多钉连接钉载分配预测方法

摘要

本发明公开了一种基于修正刚度方法的复合材料多钉连接钉载分配预测方法，采用本方法进行复合材料多钉连接结构钉载分配预测的步骤包括：(1)计算连接板刚度、计算螺栓刚度、计算附加刚度；(2)假设螺栓1的变形；(3)将假设变形和三种刚度带入刚度方法方程，以计算假设变形时钉传载荷；(4)用单变量迭代的二分法获得螺栓1的真实变形及真实钉载分配。其中，本发明的特征在于：附加刚度的概念、新的刚度方程、附加刚度的计算方法。本发明能够准确地预测复合材料多螺栓连接结构的钉载分配。

主权项

1.一种基于修正刚度方法的复合材料多钉连接钉载分配预测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤A，提出与孔拉伸变形相对应的附加刚度的概念；所述步骤A中提出与孔拉伸变形相对应的附加刚度的概念实现过程为：(A1)引入旁路载荷引起的孔拉伸变形δ_i^Pj(j＝A，B)，以及对应于孔拉伸变形的附加刚度i是对螺栓个数的描述，A、B分别指代螺栓连接的上下两个层合板；(A2)得到的孔拉伸变形及其对应的附加刚度之间的关系为：其中，FiA和FiB(i＝1,···,n)分别是A、B两板在第i和第(i+1)个螺栓之间的层板内力；步骤B，提出新的刚度方法方程；所述步骤B中提出新的刚度方法方程实现过程为：(B1)考虑孔拉伸变形存在后，第i及第i+1个螺栓之间的变形协调方程为：其中，δ_i是第i个螺栓的纵向(即沿加载方向)变形；和分别是A、B两板在第i和第(i+1)个螺栓之间的纵向变形；是B板第i个螺栓孔的拉伸变形；是A板第i+1个螺栓孔的拉伸变形；(B2)代入板和孔拉伸的刚度，将板和孔拉伸变形用力表示，则第i及第i+1个螺栓之间的变形协调方程为变为：其中，F_i^A和F_i^B(i＝1,···,n)分别是A、B两板在第i和第(i+1)个螺栓之间的层板内力；和分别是A、B两板在第i和第(i+1)个螺栓之间的层板等效刚度，是对应于孔拉伸变形的附加刚度；(B3)根据(B2)中得到的变形协调方程，得到第n个螺栓的变形协调方程为：(B4)将(B2)和(B3)中得到的两个考虑孔拉伸变形的螺栓之间的变形协调方程，替换现有刚度法计算公式中的变形协调条件，得到考虑孔拉伸变形的新的刚度方法方程为：步骤C，提出附加刚度的计算方法；所述步骤C中提出附加刚度的计算方法实现过程为：为了得到附加刚度的计算方法，研究一块同时存在钉传载荷和旁路载荷的孔板，对两个孔之间的部分发生的变形进行分析，得到附加刚度的计算公式为：其中，K_h为所研究孔板的刚度，没有理论公式，采用有限元求解得到；为第i和第(i+1)个螺栓之间的层板等效刚度，采用现有刚度法中对层板刚度的计算公式求解；步骤D，采用单变量迭代的二分法预测复合材料多钉连接的钉载分配。