CN114996868A - 一种销钉座强度分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种销钉座强度分析方法，属于连接分析领域。本发明通过有限元法，准确的模拟出销钉与销钉座直接的载荷传递，进而准确的完成销钉座的强度分析。本发明在航空、航天、汽车等连接分析中有着广泛的应用空间，本发明也适用于壁横剖面为非矩形的钉座或套筒以及受偏心的载荷的耳片计算，实际工程应用前景广泛。

Description

一种销钉座强度分析方法
技术领域
本发明属于连接分析领域，涉及一种销钉座强度分析方法。
背景技术
销钉及销钉座连接通常为一个具有圆形横截面销钉，***一个套筒内或钉座或窝座内，沿平行销钉的中心线切取的剖面一般是矩形或接近矩形。销钉在钉座受载方式主要是挤压载荷，挤压载荷取决于销钉座内固定配合情况以及钉和钉座的相对刚度。这就导致了现有的工程方法无法准确的计算出销钉与销钉座直接的载荷传递情况。
发明内容
本发明的目的是针对现有方法的不足，本发明提供了一种销钉座强度分析方法，可以通过有限元法，准确的模拟出销钉与销钉座直接的载荷传递，进而准确的完成销钉座的强度分析。
本发明的技术方案为：
一种销钉座强度分析方法，包括以下步骤：
步骤1，通过下式得到销钉座上的最大线性分布支反力w1：
Figure BDA0003648854520000011
式中，P表示作用在销钉上的集中载荷；a表示集中载荷作用点到销钉座端头的距离；L表示销钉***销钉座内的深度。
步骤2，取销钉座剖面结构，并建立起细节有限元模型，销钉座剖面结构采用壳单元模拟，且销钉座剖面结构采用的壳单元厚度设定为1mm。
步骤3，取与销钉座对应的销钉剖面结构，并建立起细节有限元模型，销钉剖面结构采用壳单元模拟，且销钉剖面结构采用的壳单元厚度设定为1mm。
步骤4，在销钉剖面结构与销钉座剖面结构间建立非线性间隙单元(CGAP单元)模拟相互接触。
步骤5，施加由步骤2、步骤3、步骤4共同组成的细节有限元模型边界约束并在销钉剖面底部施加步骤1中得到的最大线性分布支反力w1，其中，施加的细节有限元模型边界约束包括：约束销钉座底部所有节点上的6个自由度以及约束销钉底部节点上的6个自由度中的5个，而放开的自由度为与步骤1中作用在销钉上集中载荷P方向一致的约束。
步骤6，通过有限元非线性求解器求得销钉与销钉座的载荷传递情况及销钉座的应力。
本发明的有益效果：本发明在航空、航天、汽车等连接分析中有着广泛的应用空间，本发明也适用于壁横剖面为非矩形的钉座或套筒以及受偏心的载荷的耳片计算，实际工程应用前景广泛。
附图说明
图1是本发明实施的一种销钉座强度分析方法的流程图。
图2是销钉及销钉座轴向剖面。
图3是有限元模型示意图。
其中，P作用在销钉上的集中载荷，a集中载荷作用点到销钉座端头的距离，L销钉***销钉座内的深度，w1销钉座上的最大线性分布支反力，w2销钉座上销钉***销钉座内最深处的线性分布支反力。
具体实施方式
以下结合技术方案详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种销钉座强度分析方法，包括如下步骤：
步骤1，通过下式得到销钉座上的最大线性分布支反力w1(如图2所示)；
Figure BDA0003648854520000021
式中，P表示作用在销钉上的集中载荷；a表示集中载荷作用点到销钉座端头的距离；L表示销钉***销钉座内的深度。
步骤2，取销钉座剖面结构几何尺寸，通过有限元前处理软件建立销钉座剖面结构的细节有限元模型，销钉座剖面结构采用二维壳单元模拟，并将销钉座剖面结构采用的壳单元厚度设定为1mm。
步骤3，取与销钉座对应的销钉剖面结构几何尺寸，通过有限元前处理软件建立与销钉座对应的销钉剖面结构的细节有限元模型，销钉剖面结构采用二维壳单元模拟，并将销钉剖面结构采用的壳单元厚度设定为1mm。
步骤4，通过有限元前处理软件，在销钉剖面结构与销钉座剖面结构间建立非线性CGAP单元，并设置CGAP单元的接触间隙、接触刚度等相关信息，通过CGAP单元(间隙单元)模拟销钉剖面结构与销钉座剖面结构间的相互接触(如图3所示)。
步骤5，通过有限元前处理软件，对步骤2、步骤3、步骤4共同组成的细节有限元模型施加边界约束同时在销钉剖面底部施加步骤1中通过公式(1)得到的最大线性分布支反力w1，其中，施加的细节有限元模型边界约束为：约束销钉座底部所有节点上的6个自由度，约束销钉底部节点上的5个自由度，放开与步骤1中作用在销钉上的集中载荷P方向一致的约束。
步骤6，针对步骤5中的细节有限元模型及所施加的边界约束、载荷，进一步完成载荷工况设置，通过有限元非线性求解器求得销钉与销钉座的载荷传递情况及销钉座的应力。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种销钉座强度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，通过下式得到销钉座上的最大线性分布支反力w1：
Figure FDA0003648854510000011
式中，P表示作用在销钉上的集中载荷；a表示集中载荷作用点到销钉座端头的距离；L表示销钉***销钉座内的深度；
步骤2，取销钉座剖面结构，并建立起细节有限元模型，销钉座剖面结构采用壳单元模拟，且销钉座剖面结构采用的壳单元厚度设定为1mm；
步骤3，取与销钉座对应的销钉剖面结构，并建立起细节有限元模型，销钉剖面结构采用壳单元模拟，且销钉剖面结构采用的壳单元厚度设定为1mm；
步骤4，在销钉剖面结构与销钉座剖面结构间建立非线性间隙单元模拟相互接触；
步骤5，施加由步骤2、步骤3、步骤4共同组成的细节有限元模型边界约束并在销钉剖面底部施加步骤1中得到的最大线性分布支反力w1，其中，施加的细节有限元模型边界约束包括：约束销钉座底部所有节点上的6个自由度以及约束销钉底部节点上的6个自由度中的5个，而放开的自由度为与步骤1中作用在销钉上集中载荷P方向一致的约束；
步骤6，通过有限元非线性求解器求得销钉与销钉座的载荷传递情况及销钉座的应力。
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