飞机柔性件铆接装配中的接触力建模与偏差分析

摘要

飞机结构中大量采用成形和装配过程中易产生变形的柔性钣金件和非金属薄壁件,因此,柔性件的装配准确度将直接影响飞机的整体性能。从装配工艺上看,飞机柔性薄板件以铆接为主,由于工艺刚度小、装配连接面多、装配受力复杂,导致生产中存在铆接变形大和偏差难以预测等问题,柔性件装配变形成为产生飞机制造误差的主要原因。现有的柔性件装配仿真主要应用于汽车装配过程,且往往忽视了薄板接触的现象。本文针对飞机柔性薄板件装配仿真中的接触问题,主要研究内容和研究成果如下:
　　基于线弹性变形假设的柔性薄板件装配分析。建立柔性薄板件装配模型,包括基于测量数据的薄板件网格模型的建立,有限元分析模型边界条件的施加。总结和归纳了蒙特卡罗法、影响系数法、线弹性假设方法进行柔性薄板件装配偏差分析的基本思想和应用方法,提出了线弹性假设法提取超元刚度矩阵的基本方法。
　　基于接触模型的装配偏差分析方法。首先,根据柔性薄板件装配中的相互接触作用机理,提出了基于三角网格模型几何干涉分析的接触状态检测算法。然后,采用部分析因设计方法建立接触力与接触节点间隙的线性关系。最后,设计了接触平衡位置求解算法,并进一步根据飞机铆接装配工艺中连接位置固定的特点提出了修正铆接压紧力的方法。
　　基于接触模型的装配偏差分析方法的实现与验证。首先,在Visual C++环境下对本文提出的基于接触模型的柔性装配偏差分析算法进行了实现,对考虑和不考虑接触情况下的某柔性薄板件样件的装配偏差进行了预测。然后,在自主搭建的装配偏差实验平台上对该薄板实验件的装配过程进行了实验和偏差测量。通过预测值与实测数据的对比分析,验证了本文提出方法的正确性。

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表清单

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目的及意义

1.3国内外研究现状

1.4论文的研究内容

第二章 基于线弹性变形假设的柔性薄板件装配分析

2.1引言

2.2柔性薄板件装配分析模型

2.3线弹性假设方法基本思想

2.4本章小结

第三章 基于接触模型的装配偏差分析

3.1 引言

3.2 接触过程分析与建模

3.3 装配过程中的动态接触状态分析及节点间接触力转化

3.4接触力与节点间隙关系模型

3.5 接触平衡位置迭代算法

3.6薄板装配受力分析及铆接压紧力修正

3.7 本章小结

第四章 基于接触模型的装配偏差分析方法的验证

4.1 引言

4.2 基于接触模型的柔性件装配过程仿真

4.3实验

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文