基于接触特性的螺栓结合部动力学建模、参数识别和应用
[Abstract]:Digital simulation technology can greatly shorten the product design cycle, improve the competitiveness of the product, has been widely used in machine tools, aircraft, automobile and other industrial design related fields. Establishing accurate mathematical model is the basis of accurate simulation analysis. At present, the accuracy of digital simulation analysis for a single part can meet the requirements of engineering applications. However, there are still large errors in the results of system-level simulation analysis. One of the important reasons is that the existing finite element software can not deal well with the performance of the structural joint. In this paper, the dynamic modeling, parameter identification method and application of bolted connection structures are studied. The main research contents are as follows: first, A kind of virtual material dynamics model of bolt joint including geometric and physical parameters is established. The influence factors of bolt connection on the parameters of virtual material model were analyzed by testing the contact area of the connection surface with different plate thickness, processing method, bolt diameter and bolt preload force. On the basis of a large number of experiments, the virtual material geometric model parameter library is established by using Kriging method, and the management interface of the joint geometric parameter library is edited based on GUI of matlab. According to the texture direction and contact condition of the machined surface, the physical parameter model of the virtual material is established. Secondly, a direct algorithm based on Lagrange function is proposed to solve the problem of time-consuming calculation of MAC value sensitivity. The characteristic equation and regularization condition are introduced into the calculation formula of MAC value to construct the Lagrange function. When the Lagrange operator is solved, the first order and second order sensitivity of MAC value to different design parameters can be directly calculated. The accuracy and efficiency of the direct method are verified by simulation examples. Because the MAC value is widely used in engineering related fields such as model modification and parameter identification, the direct method can greatly improve the efficiency of parameter identification. Thirdly, according to the dynamic model of bolt joint virtual material, a method combining modal parameters and frequency response function is proposed to identify the physical parameters of virtual material. In the process of physical parameter identification, according to the characteristics of the modified equation, a new weighting method is proposed, which can significantly reduce the condition number of the modified equation, and is convenient for iterative operation. The effectiveness of the parameter identification method is verified by an example. The physical parameters of the bolt joint are identified and the validity of the parameter identification results are verified. Finally, the physical parameter library of bolt joint model is constructed around the application of bolt joint model. According to different bolt pre-tightening force, roughness, machining method and contact mode, a series of experiments are designed, and the physical parameters of the bolt joint virtual material model are identified. On this basis, the virtual material model parameter library of machine tool bolt joint is established, and the corresponding data management interface is compiled. Finally, the bolted joint model parameter library is applied to the multi-bolt long-beam structure, the frame structure and the connecting structure between the bed and the base of the YK31320 CNC hobbing machine, which verifies the validity of the model base. This paper mainly focuses on the bolt fixed joint: the dynamic model of the bolt joint is established, the corresponding parameter identification method is put forward, and the dynamic model parameter library is constructed, which realizes the fast modeling of the bolt joint. Analysis and application.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH131.3
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