本文關鍵詞：考慮零件形狀和材料參數(shù)誤差的柔性件裝配偏差計算

  更多相關文章： 柔性件裝配 裝配偏差 有限元方法 彈性變形 材料參數(shù) 統(tǒng)計計算

【摘要】：飛機結構中包含大量的弱剛性柔性件,柔性件在裝配過程中的受力變形是影響飛機尺寸質(zhì)量的重要因素。從偏差來源的來看,在零件成形過程后的形狀誤差是裝配偏差的主要來源之一。由于受零件表面連續(xù)性的影響,零件的形狀誤差不是獨立隨機變化的,具有一定的相關性和規(guī)律性。同時,零件的材料參數(shù)影響著裝配中閉合幾何形狀誤差的裝配力以及裝配后的回彈量,因此裝配偏差同時耦合了零件形狀和材料參數(shù)誤差的作用,建模分析的難度極大。目前,相關的研究主要考慮幾何誤差對柔性件裝配偏差的影響,而忽略零件材料參數(shù)誤差對裝配偏差的作用,以簡化分析難度。本文在國家自然科學基金(5 1 2 7 5 2 3 6)的資助下,從飛機柔性件裝配的分段線彈性力學模型著手,研究了零件形狀和材料參數(shù)誤差對柔性件裝配偏差的作用機理,進而建立了耦合幾何與材料參數(shù)誤差的柔性零件裝配偏差計算模型。主要的研究內(nèi)容和研究成果如下:建立了三維層面上柔性零件表面形狀誤差的幾何協(xié)方差模型。在頻域尺度上將柔性零件表面分為翹曲和波動兩種主要形式,然后分別運用勒讓德多項式函數(shù)和正弦多項式函數(shù)擬合翹曲和波動偏差數(shù)據(jù),給出了基于混合多項式的柔性件幾何形狀誤差表達式,進而建立了三維層面上的柔性件表面偏差的幾何協(xié)方差模型,準確地表達了柔性零件表面偏差的幾何相關性和規(guī)律性。建立了柔性件鉚接裝配過程的分段線彈性力學分析模型。根據(jù)飛機柔性件鉚接裝配特點,將裝配過程分解為定位、壓緊、連接和釋放4個階段,結合線彈性、小變形假設和有限元分析方法,分析各裝配階段柔性件裝夾點、連接點、測量點等關鍵點的幾何偏差和裝配受力的關系,建立了柔性零件裝配偏差的分段線彈性力學分析模型。并通過蒙皮比例樣件的裝配實驗,驗證了該模型的正確性和有效性。提出了耦合幾何與材料參數(shù)誤差的裝配偏差統(tǒng)計計算方法�；谌嵝约b配分段線彈性力學分析模型,建立了反映零件偏差與裝配偏差關系的敏感度矩陣模型。結合攝動理論,對敏感度矩陣進行一階泰勒級數(shù)展開,把零件材料的彈性模量和泊松比隨機誤差融入柔性件的剛度分析中。結合分段線彈性力學模型以及統(tǒng)計學原理,提出了耦合幾何與材料參數(shù)誤差的柔性件裝配偏差的統(tǒng)計計算公式方法,得到裝配力和裝配偏差的統(tǒng)計學表達式。結合薄板、某飛機平尾前緣組件兩個裝配實驗,將該方法與基于裝配過程有限元仿真的蒙特卡洛法進行對比,驗證了該柔性件裝配偏差統(tǒng)計計算方法的正確性和高效性。
【關鍵詞】：柔性件裝配 裝配偏差 有限元方法 彈性變形 材料參數(shù) 統(tǒng)計計算
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V262.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 研究意義和目的14-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 柔性件裝配偏差分析15-16
• 1.3.2 飛機裝配偏差分析技術16-17
• 1.3.3 考慮材料參數(shù)誤差的結構分析17-18
• 1.3.4 總結18
• 1.4 論文的研究內(nèi)容和結構安排18-21
• 第二章 柔性零件表面形狀誤差的幾何協(xié)方差模型21-40
• 2.1 引言21
• 2.2 幾何協(xié)方差21
• 2.3 表面連續(xù)性的三維表達21-22
• 2.4 表面形狀誤差的幾何協(xié)方差模型22-31
• 2.4.1 柔性零件表面形狀誤差幾何協(xié)方差建模的技術路線22-24
• 2.4.2 表面翹曲偏差的幾何協(xié)方差模型24-27
• 2.4.3 表面波動偏差的幾何協(xié)方差模型27-30
• 2.4.4 混合偏差的幾何協(xié)方差模型30-31
• 2.5 實驗驗證與分析31-39
• 2.5.1 滾彎蒙皮比例樣件的表面偏差數(shù)據(jù)采集31-32
• 2.5.2 混合多項式權值系數(shù)求解32-36
• 2.5.3 幾何協(xié)方差模型及實驗結果對比分析36-39
• 2.6 本章小結39-40
• 第三章 柔性件鉚接裝配過程的分段線彈性力學分析40-58
• 3.1 引言40
• 3.2 柔性零件的有限元模型40-42
• 3.2.1 分析方法假設40
• 3.2.2 柔性零件的有限元方法40-41
• 3.2.3 超元剛度矩陣41-42
• 3.3 裝配過程分解與分段線彈性分析42-49
• 3.3.1 柔性零件定位43-45
• 3.3.2 施加裝配壓緊力45-46
• 3.3.3 裝配連接46
• 3.3.4 釋放裝配力和裝配夾具46-49
• 3.4 實驗驗證與分析49-57
• 3.4.1 柔性件裝配夾具設計49-51
• 3.4.2 實驗方案及過程51-55
• 3.4.3 裝配偏差的理論求解與對比分析55-57
• 3.5 本章小結57-58
• 第四章 耦合幾何與材料參數(shù)誤差的柔性件裝配偏差統(tǒng)計計算58-71
• 4.1 引言58
• 4.2 考慮材料參數(shù)誤差的柔性件裝配敏感度分析58-61
• 4.2.1 柔性件裝配偏差分析的敏感度矩陣模型58-60
• 4.2.2 考慮材料參數(shù)誤差的剛度矩陣和敏感度矩陣模型60-61
• 4.3 柔性件裝配偏差的統(tǒng)計計算模型61-64
• 4.3.1 柔性裝配體裝配回彈力的統(tǒng)計學表達61-63
• 4.3.2 柔性裝配體裝配偏差的統(tǒng)計學表達63-64
• 4.4 實例驗證與分析64-69
• 4.4.1 簡單薄板裝配偏差分析64-67
• 4.4.2 飛機平尾前緣裝配偏差分析67-69
• 4.5 本章小結69-71
• 第五章 總結與展望71-73
• 5.1 全文總結71-72
• 5.2 工作展望72-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-78
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文78

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本文編號：1105530