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                公司新聞

                對緊固件連接結構中緊固件柔度系數的研究

                2016-10-19 8:36:52

                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系數的研究唐兆田(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系數的方法大多基于試驗,人力物力耗費巨大。希望通過理論方法對緊固件柔度系數進行研究,獲得新的計算緊固件柔度系數的方法,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系數的公式。將此方法與各知名公司及NACA報告NACATN1051等方法比較后,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系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;標志碼A在工程結構中普遍采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,緊固件的柔度系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系數的方法來自:,工程經驗公式,不利于進行精確計算;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于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,基于對知識產權保護的考慮,各公司提出的計算方法不利于工程推廣應用。

                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系數進行研究,以獲得有應用價值、可以推廣應用的計算方法。

                1影響緊固件柔度系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復雜,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,變形都完全處于線彈性范圍內,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:tangzhaotian comac.cn.擦力和裝配應力的影響降低到可以忽略的水平。

                為了滿足疲勞強度要求,通常要求總疊層厚度不大于兩倍的緊固件直徑,板的厚度相對較薄,可以認為所有板為均處于平面應力狀態。本文認為影響緊固件柔度系數的因素主要有: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系數的方法本文從理論分析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,并結合工程實際,提出以下前提條件:擠壓應力沿厚度方向均勻分布,如所示;緊固件軸線始終與板平面法向平行;基于假設a)、),本文認為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.柔度系數的基本公式為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!按帧钡亩塘,剪應力對其變形影響很大。本文認為計算緊固件柔度系數的變形量至少應包括:式⑴中:Ay為彎矩引起的變形,Ask為剪應力引起的變形,A'為側向位移。

                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于Abmd和Asl的計算應該基于鐵木辛柯梁理論,推導過程如下。

                上的擠壓應力的分布:由于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,故取厚度為t:將擠壓應力如所示轉化處理,在C點處取―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。

                在表面上距O'為s處,作用在厚度為t的微元ds上的力,可以認為是垂直作用于表面的、數值為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為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系數的方法進行比較。某知名航空企業提出的計算緊固件柔度系數的公式0:根據所示,令x' NACA提出的計算緊固件柔度系數的公式1根據式(9)進行計算d/2 >1.15時,應力沿x軸的分布趨于均勻,那么計算側向位移4'時緊固件載荷在板上的有效影響區寬度為W=緊固件間距,如所示。

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