(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211049082.X (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 中国运载火箭 技术研究院 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 (72)发明人 宗凯　钟杰华　俞启东　马梦颖　 雍颖琼　贾晓璇　徐武欣　吕殿君　 仇公望　王宇航　许元男　雷建长　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 范晓毅 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种连接结构刚度精细化建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种连接结构刚度精细化建 模方法， 包括获取连接结构接触面的分形维数D 和分形粗糙度G； 基于D、 G和接触面上微凸体的最 大接触面积aL建立接触面法向总载荷P的表达 式； 获取接触面法向总载荷P的值， 根据P的表达 式得到aL； 建立连接刚度Kn的表达式， aL代入连接 刚度Kn的表达式中， 得到连接结构刚度。 本发明 提高了连接结构刚度的计算精度， 特别适用于机 械系统中的预紧连接结构。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115495844 A 2022.12.20 CN 115495844 A 1.一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特 征在于， 包括： 获取连接结构接触面的分形维数D和分形粗 糙度G； 基于连接结构接触面的分形维数D、 分形粗糙度G和接触面上微凸体的最大接触面积aL 建立接触面法向总载荷P的表达式； 获取接触面法向总载荷P的值， 根据接触面法向总载荷P的表达 式得到接触面上微凸体 的最大接触面积aL； 建立连接刚度Kn的表达式， 将接触面上微凸体的最大接触面积aL代入连接刚度Kn的表 达式中， 得到连接结构刚度。 2.根据权利要求1所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特征在于， 获取连接结 构接触面的分形维数D和分形粗 糙度G的方法包括： 在连接结构接触面中选 定待测接触表面； 在待测接触表面上任意取N个区域， 利用表面形貌 仪测量各区域的轮廓曲线； N≥5； 根据各区域的轮廓曲线得到N个区域分别对应的分形维数D1、 D2、……、 DN， 以及分形粗 糙度G1、 G2、……、 GN； 根据D1、 D2、……、 DN得到连接结构接触面 的分形维数D， 根据G1、 G2、……、 GN得到连接结 构接触面的分形粗 糙度G。 3.根据权利要求2所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特征在于， 连接结构接 触面的分形维数D和分形粗 糙度G的表达式为： 其中， Di代表第i个区域对应的分形维数， Gi代表第i个区域对应的分形粗糙度， 1≤i≤ N。 4.根据权利要求2所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特征在于， 在连接结构 接触面中选 定待测接触表面的方法为： 在组成连接结构接触面的两个接触表面中选 定其中一个接触表面作为待测接触表面； 当两个接触表面的材料软硬相同， 任选其中一个接触表面作为待测接触表面； 当两个 接触表面的材 料软硬不同， 选 定较软的一个接触表面作为待测接触表面。 5.根据权利要求2所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特征在于， 接触面法向 总载荷P的表达式为： 其中， a表示接触面上微凸体的接触面积， n(a)表示接触面上微凸体接触面积的分布函 数， kne表示微凸体发生弹性变形时的刚度， knep表示微凸体发生弹塑性变形时的刚度， n表示 与微凸体尺度大小相关的频率指 数， nce表示发生弹性变形的微 凸体的临界弹性指 数， ncp表权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115495844 A 2示发生塑性变形的微凸体的临界塑性指数， nmin表示微凸体的最小频率指数， nmax表示微凸 体的最大频率指数， ace(n)表示频率指数为n的微凸体的临界弹性接触面积， acp(n)表示频 率指数为n的微凸体的临界塑性接触面积， Pep(a)表示微凸体在弹塑性变形阶段的接触力， Pp(a)表示微凸体在塑性变形阶段的接触力， Pe(a)表示微凸体在弹性变形阶段的接触力； 其中， Pe(a)、 Pep(a)、 nce、 ncp、 knep、 kne分别为分形维数D或分形粗 糙度G的表达式。 6.根据权利要求5所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特征在于， 其中， E表示材 料的等效弹性模量， l表示 微凸体的尺度； 其中， m表示指数， 为一常数， 其取值范围为1<m<1.5， ace表示微凸体 发生最大弹性变形时的接触面积， pce表示微凸体发生 最大弹性变形时接触力； 其中， σy表示待测接触表面的材 料的屈服强度， f表示 微凸体接触 应力场的最大值； 其中， int表示向下取整， γ表示微凸体的尺度参 数； 其中， H表示材 料的等效布氏硬度。 7.根据权利要求6所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特 征在于， 其中 ， δc e表示微凸体的临界弹性变形量 ， s表示指数 ， 其中， R表示 微凸体顶端的曲率半径， 8.根据权利要求7所述的一种连接结构刚度精细化建模方法， 其特征在于， 其中， E1、 E2表示连接结构结合部位两种材料的弹性模量， v1、 v2表示权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115495844 A 3