机械结合面动态特性试验及计算方法研究

发布时间：2016-11-15 16:52

本文关键词：典型机械结合面动态特性及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《武汉理工大学》 2012年

机械结合面动态特性试验及计算方法研究

万俟昊天

【摘要】：机械结构中,各个部件相互接触形成“机械结合面”。机械结合面的存在使得机械结构不再连续,对机械结构的动态特性有很大影响。研究表明,机械结合面往往是机械机构的薄弱环节,所以在机械结构动态特性研究中需要考虑结合面问题。机械结合面的特性表现为既为弹性又有阻尼,因而将结合面动态特性归纳为两个结合面参数——接触刚度和接触阻尼。这样,在机械结构整体建模中就可以代入结合面参数。由此,识别机械结合面动态特性参数成为结合面研究中的关键问题。本文主要目的为识别螺栓连接结合面和过盈配合结合面的动态特性参数,并将其应用于典型电机机座的有限元建模中。对于螺栓连接结合面,在特定的螺栓数量、布置形式以及每个螺栓的预紧力大小下识别出的结合面参数不具有普遍意义。故本文抛开特定的结合面连接形式,专门设计试验装置,搭建测试系统,建立结合面的动力学模型,测量结合面的动态参数,识别单位面积上的机械结合面的法／切向接触刚度和接触阻尼。通过调整试验装置和更换试件,得到了不同结合条件下的单位面积结合面参数。这种方法识别出的结合面参数具有较好的通用性。根据试验结果,总结了接触刚度和接触阻尼随结合面面压、激振频率、表面粗糙度等影响因素的变化规律,并分析了其作用机理。对于过盈配合结合面,由于不便于通过试验获得结合面特性参数,故采用有限元计算的方法：在ANSYS中建立了过盈配合组件的有限元模型,对有限元模型施加一定的边界条件,仿真计算后提取结合面节点和单元上的参数,得到了过盈配合结合面的接触刚度和接触阻尼。运用结构响应耦合方法,建立过盈配合的理论模型,代入接触刚度和接触阻尼数据,计算出过盈配合一端的频率响应函数,对比实验测试的频率响应函数,从而验证了结合面参数。将试验获得的结合面接触刚度和接触阻尼应用于机械结构的有限元建模中。选择典型电机机座为研究对象,建立其有限元模型时,在螺栓连接结合面处使用弹簧-阻尼单元,代入结合面参数。进行有限元模态分析,与实验模态分析对比,验证了有限元模型的正确性,从而得到了一种有限元建模中结合面的处理方法。

【关键词】：
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH131
【目录】：

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【参考文献】

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