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            緊固件柔度系數研究
            緊固件柔度系數研究
            新聞出處: | 發布時間:2019-12-08

            在飛行器結構中采用緊固件進行結構連接較為普遍,在對緊固件連接進行疲勞強度分析時,緊固件的柔度系數是計算所傳遞載荷的必要參數。在進行疲勞分析和損傷容限分析時,大多數分析都需要計算端部一排緊固件(需要說明的是,本文中緊固件僅指鉚釘或緊配合螺栓)所傳遞的載荷與總載荷的比值。目前我們使用的計算排緊固件所傳遞載荷的方法有兩種:①根據工程公式、查曲線圖;②解析法。以上兩種方法均依賴于緊固件、帶板和基板的柔度系數。因為分析時接觸到的板件結構形式通常比較規則,所以確定基板和帶板的柔度系數相對容易(這里所指的板的柔度系數實際上是指板的等效柔度系數),那么緊固件的柔度系數就成為影響端部排緊固件所傳遞的載荷計算精度的重要參數。

              根據對相關資料的查閱,目前國內外所常用的計算緊固件柔度系數的方法主要來自:①工程經驗公式,其不利于進行計算;②試驗數據的擬合,該方法需要實施大量的試驗。本文從理論推導的角度對緊固件柔度系數進行研究,以希望獲得有一定應用的計算方法。

              1影響緊固件柔度系數計算的一些因素影響緊固件柔度系數計算的因素主要有:緊固件的幾何尺寸、緊固件材料的剛度、基板和帶板的幾何尺寸、基板和帶板材料的剛度。

              在實際結構中緊固件直徑與有效長度之比d/i=1 ~2,可以視為非?!按侄獭钡牧?,剪應力對其變形的影響很大。實際應用中緊固件及其孔邊附近的變形狀態和應力狀態極其復雜,難以用簡單的數學表達式加以描述。為了找到可以計算緊固件傳遞載荷的方法,需要做以下假設:結構任何部位的變形都完全處于線彈性范圍內;忽略摩擦力和裝配應力的影響,緊固件均有效傳遞載荷;所有板均處于平面應力狀態,只承受平面內正應力和剪應力。

              2本文提出的計算柔度系數的方法本文嘗試著從理論推導的角度提出計算緊固件柔度系數的方法,為了簡化推導和計算過程,提出以下前提條件:(1)擠壓應力沿厚度方向均勻分布,如所示。

              令r=d/2,d為緊固件直徑??梢垣@得BCB'條帶(如所示)上的擠壓應力的分布:由于對稱性且根據實際應用的需要,不考慮r在x軸方向上的分量。

             ?。?)緊固件軸線始終與板平面法向平行。

              基于上節中的假設,本文認為在緊固件形心處受簡支約束,如所示,但是彎矩在形心處平在C點處取一平面平行于x軸和y軸,則BCB'在該平面上的投影即為中的陰影部分。由(2)、的分布規律如所示。

              由于上述公式推導時取單位厚度,故厚度為緊固件柔度系數的變形量至少應包括:引起的變形,4'為側向位移。

              以下推導以單剪搭接連接形式為例。

              對于4bend和4shear的計算應該基于鐵木辛柯梁理論1,推導過程如下。

              取微元ds為研究對象,作用的力為:說明:上z'對應于中投影條帶位置的z軸坐標值,為了不發生混淆,將z替換為z'.根據參由、可知,本文方法的計算結果的變化趨勢非常接近該航空企業以及NACA報告提出的方法,數值上也很接近該航空企業提出方法的計算結果,由此說明本文提出的方法在疲勞分析中有一定的。

              三種方法計算緊固件柔度系數的比較(緊固件參數變化)

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