一种考虑间隙及摩擦影响的复合材料螺栓连接载荷分布计算方法

摘要

本发明是一种考虑间隙及摩擦影响的复合材料螺栓连接载荷分布计算方法，涉及复合材料螺栓连接技术。本方法建立结构节点单元模型，输入几何参数、材料参数和边界条件，完成螺栓连接模型的建立；再基于建立的螺栓连接模型，计算节点位移，在此基础上计算螺栓载荷分配。本方法基于EXCEL边框生成螺栓连接模型结构；对螺栓的单元刚度矩阵和相应的等效荷载向量考虑三种情况：不考虑摩擦和间隙的影响，考虑间隙的影响，考虑摩擦和间隙的影响。本发明结合弹簧模型计算效率高和有限元方法建模效率高的优点，避免了传统的有限元方法计算效率较低，考虑间隙和摩擦影响建模复杂的问题，相对传统弹簧模型具有较高的建模效率，对模型修改花费时间较少。

主权项

一种考虑间隙及摩擦影响的复合材料螺栓连接载荷分布计算方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤1，建立结构节点单元模型，具体是：对待分析的螺栓连接结构，建立等效弹簧模型，然后基于EXCEL边框生成螺栓连接模型结构；在基于EXCEL边框生成螺栓连接模型结构时，水平边界表示板弹簧单元，垂直边框代表螺栓弹簧单元；步骤2，输入几何参数、材料参数和边界条件，完成螺栓连接模型的建立；所述的几何参数包括各螺栓间板的长度、宽度和厚度，所述的材料参数包括各板和螺栓的力学参数；所述的边界条件包括被约束的节点编号、施加力的节点编号以及力的大小，当考虑间隙和摩擦的影响时，还需输入各螺栓的间隙以及摩擦力的大小；步骤3，基于建立的螺栓连接模型，计算节点位移，在此基础上计算螺栓载荷分配；具体包括：(3.1)确定所有的弹簧单元对应的节点和单元位置向量；(3.2)计算单元刚度矩阵和相应的等效荷载向量；(3.3)将所有螺栓和板的单元刚度矩阵以及荷载向量组合，形成系统的刚度矩阵和等效载荷向量；(3.4)将约束应用到系统的刚度矩阵和等效载荷向量；(3.5)在(3.4)得到的系统的刚度矩阵和等效载荷向量基础上建立刚度方程，得到节点位移。