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            對緊固件連接結構中緊固件柔度係數的研究

            2017/5/15 返回列表
            導讀:  科學技術與工程儀表技術對緊固件連接結構中緊固件柔度係數的研究唐兆田(上海飛機設計研究院強度設計研究部,上海200232)要參數。通常確定緊固件柔度係數的方法大多基於試驗,人力物力耗費巨大。希望通過理論方法對緊固件柔度係數進行研究,獲得新的計算緊固件柔度係數的方法,以達到節省物力和時間的目的。經運用材料力學和彈性理論知識,推導出了計算緊固件柔度係數的公式。……
              科學技術與工程儀表技術對緊固件連接結構中緊固件柔度係數的研究唐兆田(上海飛機設計研究院強度設計研究部,上海200232)要參數。通常確定緊固件柔度係數的方法大多基於試驗,人力物力耗費巨大。希望通過理論方法對緊固件柔度係數進行研究,獲得新的計算緊固件柔度係數的方法,以達到節省物力和時間的目的。經運用材料力學和彈性理論知識,推導出了計算緊固件柔度係數的公式。將此方法與各知名公司及NACA報告NACATN1051等方法比較後,不但計算結果與它們符合的較好,而且對影響因素的考慮更加全面,因此提供的緊固件柔度係數計算方法具有一定的使用價值。  雙剪結構中圖法分類號TH131;標誌碼A在工程結構中普遍採用緊固件進行結構連接,對緊固件連接結構的進行疲勞強度分析時,緊固件的柔度係數是計算緊固件傳遞載荷的必要參數。經查閱大量資料,目前國內外所常用的計算緊固件柔度係數的方法來自:,工程經驗公式,不利於進行精確計算;二,試驗數據的擬合,需要實施大量的試驗。而且這些方法僅適用於單剪結構和對稱雙剪結構,沒有針對工程中常見的非對稱雙剪結構提出計算方法;另一方面,基於對知識產權保護的考慮,各公司提出的計算方法不利於工程推廣應用。  本文從理論推導的角度對單剪結構、對稱雙剪結構、非對稱雙剪結構的緊固件柔度係數進行研究,以獲得有應用價值、可以推廣應用的計算方法。  1影響緊固件柔度係數計算的一些因素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複雜,難以用簡單的數學表達式加以全面描述,需要排除次要影響因素。民用工程結構般應力水平較低,變形都完全處於線彈性範圍內,而且按適當的工藝要求進行裝配,就可以將摩2012年1月6日收到方向:疲勞與損傷容限設計。E-nail:tangzhaotiancomac.cn.擦力和裝配應力的影響降低到可以忽略的水平。  爲了滿足疲勞強度要求,通常要求總疊層厚度不大於兩倍的緊固件直徑,板的厚度相對較薄,可以認爲所有板爲均處於平面應力狀態。本文認爲影響緊固件柔度係數的因素主要有:緊固件的幾何尺寸、緊固件材料的剛度、基板(相對較厚的板)和帶板(較薄的板)的幾何尺寸、基板和帶板的材料的剛度。  2本文提出的計算柔度係數的方法本文從理論分析的角度提出計算緊固件柔度係數的方法,爲了簡化推導和計算過程,並結合工程實際,提出以下前提條件:擠壓應力沿厚度方向均勻分佈,如所示;緊固件軸線始終與板平面法向平行;基於假設a)、),本文認爲在緊固件形心處受簡支約束,如所示,彎矩在形心處平衡,即M=0.柔度係數的基本公式爲C=4.在實際結構中緊固件直徑與有效長度之比d/l=1~2,是非常“粗”的短樑,剪應力對其變形影響很大。本文認爲計算緊固件柔度係數的變形量至少應包括:式⑴中:Ay爲彎矩引起的變形,Ask爲剪應力引起的變形,A'爲側向位移。  緊件軸㈦剖而0e緊間件形心Pr緊固件受載及約束示意圖對於Abmd和Asl的計算應該基於鐵木辛柯樑理論,推導過程如下。  上的擠壓應力的分佈:由於對稱性且根據實際應用的需要,僅考慮在z軸方向上的分量,上述公式推導時取單位厚度,故取厚度爲t:將擠壓應力如所示轉化處理,在C點處取―平面平行於x軸和y軸,則BCB'在該平面上的投影即爲中的陰影部分。  在表面上距O'爲s處,作用在厚度爲t的微元ds上的力,可以認爲是垂直作用於表面的、數值爲p(s)tds的集中力:4本文方法與某知名航空企業及NACA報告提出方法的比較上產生的應力爲0:(香下文將本文提供的方法與某知名航空企業、NACA報告提出的計算緊固件柔度係數的方法進行比較。某知名航空企業提出的計算緊固件柔度係數的公式0:根據所示,令x'NACA提出的計算緊固件柔度係數的公式1根據式(9)進行計算d/2>1.15時,應力沿x軸的分佈趨於均勻,那麼計算側向位移4'時緊固件載荷在板上的有效影響區寬度爲W=緊固件間距。
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