基于联接层的螺栓联接复合梁振动特性建模

发布时间：2021-02-11 09:15

　　为了提高螺栓联接复合结构振动分析的效率,提出用联接层模型模拟螺栓结合部进而求解复合结构振动特性的方法。首先,描述该联接层模型的建模理念,即在考虑螺栓联接力学影响的基础上用被联接件的一部分作为联接层来模拟螺栓结合部的力学行为。接着,确定影响螺栓联接复合结构振动特性的联接层模型参数,包括密度、厚度（层数）和弹性参数等,并提出利用类比法及模型修正技术来确定这些待定参数的方法。最后,以螺栓联接TC500碳纤维/树脂梁为对象进行实例研究。结果显示,该联接层模型可以再现复合梁结构的振动特性,经过模型修正后,通过仿真计算获得的前6阶固有频率与实测值的最大偏差为4.22%,从而证明了所提建模方法的合理性。 

【文章来源】：噪声与振动控制. 2020,40(02)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

螺栓联接复合材料件的模型

这里提出一种基于遗传算法[14–15]的有限元模型修正方法，可较为精确地确定联接层弹性参数，其计算流程见图2。上述迭代计算过程可简要描述如下：在有限元软件中计算包含联接层模型的螺栓联接复合材料结构系统的固有频率及相关振型；将其数据导出提供给遗传优化算法；通过不断更新联接层的弹性参数（设计变量）来迭代计算目标函数；当不满足收敛条件时，将修正的弹性参数重新传递给有限元软件进行固有特性分析计算；当满足收敛性条件（这里以达到最大迭代次数或者达到设定的目标函数最小值为收敛条件）时，结束迭代计算，获得较为精确的联接层参数。实际上这个联接层弹性参数确定的过程也是所创建的复合材料螺栓结合部联接层模型的修正过程。

这里以复合材料螺栓联接梁为例，用所提出的联接层模型分析该复合梁的振动特性。图3为该复合梁的示意图，用2个M6的螺栓将两个梁连在一起并施加4 Nm的预紧力。梁的长度分别为150 mm和180 mm，宽度为60mm，厚度为2.36 mm，梁的材料为TC500碳纤维/树脂，该类型纤维增强复合梁为正交铺设，整个复合梁层数为20，每个铺层具有相同的厚度和纤维体积分数，纤维方向角为[-45°/+45°]10。复合材料TC500的弹性参数见表1。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3028882