基于接觸特性的螺栓結(jié)合部動力學(xué)建模、參數(shù)識別和應(yīng)用.pdf

1、數(shù)字仿真技術(shù)可以大幅度的縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品的競爭力，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、飛機(jī)、汽車等工業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域中。建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)精確仿真分析的基礎(chǔ)。目前，對于單個零件的數(shù)字仿真分析的精確已經(jīng)能夠滿足工程應(yīng)用的要求。然而，對于系統(tǒng)級別的仿真分析的結(jié)果依舊有較大誤差。其中一個重要的原因在于，現(xiàn)有的有限元軟件不能很好的處理結(jié)構(gòu)連接部分的性能。本文針對常用的螺栓連接結(jié)構(gòu)的動力學(xué)建模、參數(shù)識別方法以及應(yīng)用展開研究，主要研究內(nèi)容包括以

2、下幾點(diǎn)：
　　首先，建立了一種包含幾何參數(shù)及物理參數(shù)的螺栓結(jié)合部虛擬材料動力學(xué)模型。通過對不同板厚、加工方式、螺栓直徑及螺栓預(yù)緊力時的連接表面接觸區(qū)域測試，分析了螺栓連接的影響因素對虛擬材料模型參數(shù)的影響程度。在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用克里金法，建立了虛擬材料幾何模型參數(shù)庫，并基于matlab的GUI編輯了結(jié)合部幾何參數(shù)庫的管理界面。根據(jù)加工表面的紋理方向及接觸情況，建立了虛擬材料的物理參數(shù)模型。
　　其次，針對MAC值靈敏度

3、計(jì)算耗時的問題，提出了一種基于拉格朗日函數(shù)的直接算法，將特征方程和正則化條件作為約束引入MAC值的計(jì)算公式中以構(gòu)造拉格朗日函數(shù)，當(dāng)求解出拉格朗日算子之后，可以直接計(jì)算MAC值對不同設(shè)計(jì)參數(shù)的一階靈敏度及二階靈敏度。并通過仿真算例分析，驗(yàn)證了直接法的準(zhǔn)確性以及高效性。由于MAC值廣泛應(yīng)用于模型修正、參數(shù)識別等工程相關(guān)領(lǐng)域，直接法可以大幅度提高參數(shù)識別的效率。
　　再次，根據(jù)本文提出的螺栓結(jié)合部虛擬材料動力學(xué)模型，提出了采用模態(tài)參數(shù)及

4、頻響函數(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行虛擬材料物理參數(shù)的識別。在物理參數(shù)識別的過程中，根據(jù)修正方程的特性，提出了一種新的加權(quán)方法，顯著減少修正方程的條件數(shù)，且方便的進(jìn)行迭代運(yùn)算。通過算例仿真，對參數(shù)識別方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。設(shè)計(jì)螺栓連接的實(shí)驗(yàn)試件，進(jìn)行螺栓結(jié)合部物理參數(shù)識別，并驗(yàn)證了參數(shù)識別結(jié)果的有效性。
　　最后，圍繞螺栓結(jié)合部模型的應(yīng)用問題，構(gòu)建了結(jié)合部模型物理參數(shù)庫。根據(jù)不同的螺栓預(yù)緊力、粗糙度、加工方式以及接觸方式，設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)，