考虑零件形状和材料参数误差的柔性件装配偏差计算

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1、承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：____________日期：____________南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞机结构中包含大量的弱刚性柔性件，柔性件在装配过程中的受力变形

2、是影响飞机尺寸质量的重要因素。从偏差来源的来看，在零件成形过程后的形状误差是装配偏差的主要来源之一。由于受零件表面连续性的影响，零件的形状误差不是独立随机变化的，具有一定的相关性和规律性。同时，零件的材料参数影响着装配中闭合几何形状误差的装配力以及装配后的回弹量，因此装配偏差同时耦合了零件形状和材料参数误差的作用，建模分析的难度极大。目前，相关的研究主要考虑几何误差对柔性件装配偏差的影响，而忽略零件材料参数误差对装配偏差的作用，以简化分析难度。本文在国家自然科学基金(51275236)的资助下，从飞机柔性件装配的分段线弹性力学模型着手，研究了零件形状和材料参数

3、误差对柔性件装配偏差的作用机理，进而建立了耦合几何与材料参数误差的柔性零件装配偏差计算模型。主要的研究内容和研究成果如下：建立了三维层面上柔性零件表面形状误差的几何协方差模型。在频域尺度上将柔性零件表面分为翘曲和波动两种主要形式，然后分别运用勒让德多项式函数和正弦多项式函数拟合翘曲和波动偏差数据，给出了基于混合多项式的柔性件几何形状误差表达式，进而建立了三维层面上的柔性件表面偏差的几何协方差模型，准确地表达了柔性零件表面偏差的几何相关性和规律性。建立了柔性件铆接装配过程的分段线弹性力学分析模型。根据飞机柔性件铆接装配特点，将装配过程分解为定位、压紧、连接和释放

4、4个阶段，结合线弹性、小变形假设和有限元分析方法，分析各装配阶段柔性件装夹点、连接点、测量点等关键点的几何偏差和装配受力的关系，建立了柔性零件装配偏差的分段线弹性力学分析模型。并通过蒙皮比例样件的装配实验，验证了该模型的正确性和有效性。提出了耦合几何与材料参数误差的装配偏差统计计算方法。基于柔性件装配分段线弹性力学分析模型，建立了反映零件偏差与装配偏差关系的敏感度矩阵模型。结合摄动理论，对敏感度矩阵进行一阶泰勒级数展开，把零件材料的弹性模量和泊松比随机误差融入柔性件的刚度分析中。结合分段线弹性力学模型以及统计学原理，提出了耦合几何与材料参数误差的柔性件装配偏差

5、的统计计算公式方法，得到装配力和装配偏差的统计学表达式。结合薄板、某飞机平尾前缘组件两个装配实验，将该方法与基于装配过程有限元仿真的蒙特卡洛法进行对比，验证了该柔性件装配偏差统计计算方法的正确性和高效性。关键词：柔性件装配，装配偏差，有限元方法，弹性变形，材料参数，统计计算I考虑零件形状和材料参数误差的柔性件装配偏差计算ABSTRACTAircraftstructurecontainsalargenumberofflexibleparts.Thestressdeformationofflexiblepartsinassemblyprocessisakeyiss

6、ueofthedimensionalqualitycontrolinaircraftmanufacturing.Fromtheviewpointoferrorsources,theshapeerrorinducedbypartformingisamaincontributortotheassemblyvariation,andtheshapeerrorofpartisnotchangedrandomlyorindependently,instead,exhibitscertaincorrelationandregularity.Meanwhile,bothcl

7、ampingforcerequiredforshapeclosureinassemblyandspringbackdeformationofassemblyareinfluencedbythematerialerrorofparts.Thedimensionalvariationinflexibleassemblyistheresultofmultipleerrorresourcescouplingwithgeometricerrorsandmaterialerrorsofparts,anditischallengingtomodelthedimensiona

8、lvariationinflexibl