【技術實現步驟摘要】
本申請屬于緊固件建模仿真，具體涉及一種緊固件建模方法及其仿真分析方法。
技術介紹
1、航空整機中存在著大量的鉚釘、螺栓等緊固件，在以往粗放式仿真分析中，通過零部件之間的共節點方式連接對這些緊固件進行了簡化。然而，隨著航空結構仿真分析朝著精細化方向發展，對仿真精度和仿真效率的要求越來越高，緊固件的安全性也成為仿真分析中重點考核的內容，對緊固件進行單獨的建模仿真已成為航空結構建模仿真不可或缺的一部分。
2、緊固件數量多、規模大，遍布在各個零部件之間的交界處，出于建模和分析工作量的考慮，一般不采用三維單元對其進行建模仿真，而多采用一維單元的形式對緊固件進行建模仿真。
3、一維單元中，桿單元只能考慮軸向的載荷，不符合緊固件的承載需求，不能模擬緊固件各個方向的剛度特性；梁單元的單元定義和材料參數定義較為復雜，建模方式復雜、計算量大，不適合大規模緊固件的建模仿真；彈簧元可以較為自由地定義緊固件在軸向和橫截面方向的剛度值，具備實現大批量的快速建模仿真的條件，然而，彈簧元剛度矩陣在主對角線上有六個剛度值，每個剛度值將對應方向兩個節點自由度的位移聯系起來，各個方向的位移之間沒有耦合項，忽略了單元本身的幾何形狀和剛體位移，僅適用于模擬重合節點的情況，如果兩個節點不重合，定義剛度的自由度方向和兩節點的連線方向不一致，會產生內部約束，單元的變形量無法正確模擬實際結構的變形量，而航空結構中緊固件建模過程中被連接的節點往往不是重合的，彈簧元不能很好地適應該種種情況，因此需要專利技術一種適用于大規模航空緊固件結構建模與分析的單元構造方
4、鑒于上述技術缺陷的存在提出本申請。
技術實現思路
1、本申請的目的是提供一種緊固件建模方法及其仿真分析方法，以克服或減輕已知存在的至少一方面的技術缺陷。
2、本申請的技術方案是：
3、一方面提供一種緊固件建模方法，包括：
4、步驟一、在緊固件單元兩端節點a、b之間，加入一個參考點r，r點取在ab直線外，將ar、br視為剛性桿，將a點、b點的位移剛性轉換到r點位置處，將r點位置處的位移差值視為緊固件單元的變形量；
5、步驟二、計算緊固件單元六個方向的剛度值、、、、、，其中，
6、為第一方向的剛度值，是沿x軸方向的剛度值，為x軸軸向剛度；
7、為第二方向的剛度值，是沿y軸方向的剛度值，為y軸切向剛度；
8、為第三方向的剛度值，是沿z軸方向的剛度值，為z軸切向剛度；
9、為第四方向的剛度值，是繞x軸方向的剛度值，為x軸旋轉剛度；
10、為第五方向的剛度值，是繞y軸方向的剛度值，為y軸旋轉剛度；
11、為第六方向的剛度值，是繞z軸方向的剛度值，為z軸旋轉剛度；
12、步驟三、將緊固件單元平衡方程寫成分塊矩陣的形式：
13、；
14、其中：
15、、、為緊固件單元剛度矩陣的分塊矩陣，由緊固件單元六個方向的剛度值、、、、、及其ar、br在x軸、y軸、z軸的分量、、和br在x軸、y軸、z軸的分量、、進行表征；
16、、為a點、b點的位移向量；
17、、為分別作用在a點、b點上的內力向量。
18、可選的，上述的緊固件建模方法中，步驟一中，取r點在ab直線外的偏置量與緊固件在模型上的偏置量一致。
19、可選的，上述的緊固件建模方法中，步驟二中：
20、；
21、；
22、；
23、；
24、其中：
25、為緊固件的模量；、為兩個被連接板的厚度；為緊固件的直徑；為緊固件的柔度。
26、可選的，上述的緊固件建模方法中，步驟二中：
27、?；
28、其中：
29、為緊固件剪切形式表征值，在單剪時取1，在雙剪時取2；
30、、為兩個被連接板的模量；
31、、為緊固件及其連接類型表征值，在螺栓連接金屬時取2/3、3.0，在鉚釘連接金屬時取2/5、2.2，在螺栓連接復材時取2/3、4.2。
32、可選的，上述的緊固件建模方法中，步驟三中：
33、；
34、；
35、。
36、另一方面提供一種緊固件仿真分析方法，基于上述的緊固件建模方法實施，包括：
37、計算緊固件單元六個方向的剛度值、、、、、；
38、對緊固件單元連接的節點進行處理，將節點號轉換為內部節點號；
39、計算緊固件單元剛度矩陣的分塊矩陣、、，進而按照內部節點號，將緊固件單元剛度矩陣組裝到結構總體剛度矩陣中；
40、結合結構分析的工況，計算節點載荷向量，進行剛度矩陣與載荷向量的縮聚，消除相關項，進行線性方程組求解，進行應力、應變結果的恢復和結果的后處理。
41、本申請至少存在以下有益技術效果：
42、提供一種緊固件建模方法及其仿真分析方法，可以實現對任意位置緊固件的快速化建模與準確分析，模擬空間任意兩個位置之間的緊固件，且單元定義和剛度屬性定義簡單，可以有效縮短航空結構建模、分析時間，提升航空整機結構設計與優化效率。
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1.一種緊固件建模方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的緊固件建模方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的緊固件建模方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的緊固件建模方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的緊固件建模方法，其特征在于，
6.一種緊固件仿真分析方法，基于權利要求1所述的緊固件建模方法實施，其特征在于，包括：
【技術特征摘要】
1.一種緊固件建模方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的緊固件建模方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的緊固件建模方法，其特征在于，
4.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張長興，王彬文，聶小華，常亮，王軍，
申請(專利權)人：中國飛機強度研究所，
類型：發明
國別省市：
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