一种复合材料柔性零件装配偏差分析方法

摘要

一种复合材料柔性零件的装配偏差分析方法，其特征是它包括1采集数据，得到复合材料柔性零件的初始制造偏差；2利用有限元软件提取相应的超元刚度矩阵；3建立基于纤维增强复合材料铺层角度偏差的零件刚度矩阵模型，定义超元刚度矩阵；4对柔性零件基于刚体模型进行确定性定位；5添加过定位夹具；6通过装配压紧力将复合材料柔性零件装配连接点夹持至名义位置；7复合材料柔性零件在装配压紧力作用下到达名义装配位置，形成装配体；8确定回弹偏差；9最后释放过定位夹具，得到回弹变形偏差；行到装配体最终回弹偏差。本发是有助于确定复合材料铺层角度的偏差对柔性装配体偏差的影响，提高工程应用的科学性。

主权项

一种复合材料柔性零件的装配偏差分析方法，其特征是它包括以下步骤：(1)采集数据，得到复合材料柔性零件A和B的初始制造偏差以及α₁、α₂、α₃、……、α_n，β₁、β₂、β₃、……、β_m；其中分别表示零件A、B过约束定位点处的制造偏差；分别表示复合材料柔性零件A、B装配连接点处的制造偏差；α₁～α_n和β₁～β_m表示复合材料柔性零件A、B的各铺层实际铺放角度误差即与名义角度的差值，其中下标m、n分别表示复合材料柔性零件A、B的铺层数量；(2)利用有限元软件提取相应的超元刚度矩阵其中超元刚度矩阵和分别表示在有限元分析软件中复合材料柔性零件A和复合材料柔性零件B以3‑2‑1定位为边界条件，装配连接点和过约束定位点为关键测点的超元刚度矩阵；表示装配连接后以装配体保留复合材料柔性零件A和B 3‑2‑1定位为边界条件，装配连接点为关键测点的超元刚度矩阵；在以上超元刚度矩阵提取的模型中，各零件铺层角度都按照名义角度定义，即模型的各铺层角度偏差均为零；(3)建立基于纤维增强复合材料铺层角度偏差的零件刚度矩阵模型；定义超元刚度矩阵K_A(θ_A1+α₁,θ_A2+α₂,…,θ_An+α_n)、K_B(θ_B1+β₁,θ_B2+β₂,…,θ_Bm+β_m)、K_H(θ_A1+α₁,θ_A2+α₂,…,θ_An+α_n,θ_B1+β₁,θ_B2+β₂,…,θ_Bm+β_m)分别表示复合材料柔性零件A、B在实际铺层角度下的超元刚度矩阵，其中θ_A1～θ_An和θ_B1～θ_Bm分别表示复合材料柔性零件A、B的各铺层的名义铺放角度；在材料名义铺层方向角度处，对超元刚度矩阵K_A、K_B、K_H进行多元泰勒展开，考虑到小角度误差前提条件，进而得到考虑了复合材料铺层角度偏差的柔性零件的近似超元刚度矩阵；(4)对柔性零件基于刚体模型进行确定性定位(3‑2‑1定位)；由于夹具偏差的存在，3‑2‑1定位后夹具偏差导致复合材料柔性零件过约束定位点和装配连接点处的偏差为δ_AJ、δ_BJ；δ_AZ、δ_BZ；(5)添加过定位夹具，即过约束定位(N‑2‑1定位)，将复合材料柔性零件过约束定位点夹持至名义位置，复合材料柔性零件A、B过定位点受力为F_AJ、F_BJ，复合材料柔性零件A、B装配连接点产生位移(6)通过装配压紧力F_AZ、F_BZ将复合材料柔性零件A、B装配连接点夹持至名义位置，复合材料柔性零件A、B过定位点处受力会发生变化，复合材料柔性零件A、B装配连接点产生位移(7)复合材料柔性零件在装配压紧力作用下到达名义装配位置，通过焊接、铆接等连接紧固方式装配，形成装配体；(8)装配连接后需要释放装配力，比如焊接或铆接后需要释放焊枪或铆枪，装配体会发生回弹，回弹偏差为(9)最后释放过定位夹具，装配体进一步回弹变形，回弹变形偏差为则装配体最终回弹偏差为