邓 强，赵维涛

(沈阳航空航天大学 航空宇航学院， 沈阳 110136)

紧固件连接是飞机结构中广泛存在的一种连接方式，关系着整个结构的安全性和可靠性，虽然构造简单，但受力机理复杂。

在紧固件三维实体有限元建模方面，Kim[1]对单个连接紧固件的结构特征进行了详细建模。三维实体建模方法的好处是能将接紧固件的所有细节进行建模，但缺点是建模过程繁琐且需要大量计算时间。因此，建立具有高效性、准确性的非三维实体有限元模型就显得尤为重要。

在非三维实体有限元建模方面，目前绝大多数研究是将螺栓连接简化为梁单元、弹簧单元或者是有限元连接器单元[2-6]，这样简化处理在保证计算精度的前提下，能快速建立有限元模型，节约计算成本。另外，连接件之间的接触也是一个关键因素，徐梓雯等[7]利用 GAP 单元模拟了螺栓连接件之间的弹性接触，建立了更加合理的力学简化模型，但需要借助有限元外部程序进行干预。

紧固件刚度对非三维实体有限元模型的计算精度有极大影响，紧固件刚度直接影响结构的安全性[8]。在紧固件载荷分析以及结构疲劳计算时，赋予紧固件实际的剪切刚度值是最佳的选择，但紧固件的刚度分析较为复杂。目前，人们往往采用半经验公式计算紧固件刚度值。例如Tate & Rosenfeld、Huth-Schwarman、Swift和Grumman等半经验公式。为验证半经验公式的可靠性和准确性，学者们对半经验公式进行了大量评估工作[9-10]，研究结果表明Huth-Schwarman半经验公式在飞机结构上具有较好的效果[11]。……