螺栓联接建模及其接触刚度辨识方法的研究

发布时间：2017-04-27 14:01

  本文关键词：螺栓联接建模及其接触刚度辨识方法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺栓联接受很多不确定因素影响,表现为一个复杂的非线性问题。目前对联接面模型的描述通常采用刚度和阻尼两个参数或者通过无阻尼等效刚度进行描述,而联接刚度是描述结合面特性的一个重要参数。螺栓联接结构在振动条件下,受交变载荷的作用,其不确定因素使联接刚度表现为非线性,导致无法较好地完成模型参数辨识。因此,寻找一个结构在振动条件下辨识螺栓联接刚度的方法具有十分重要的工程意义。本文在考虑螺栓联接结构结合面特性对整体动态特性影响的情况下,基于有限元与动态试验相结合的参数辨识方法,引入模糊理论,探寻通过结构固有特性(固有频率)辨识结合面参数的方法,完成结构动力学非线性模型的描述,为结构动态特性的预估和设计阶段结构的优化改进提供参考。研究的具体内容如下： (1)搭建结构试验模态分析测试系统,完成螺栓联接结构试验模态分析,研究螺栓联接结构中不同的螺栓松脱个数和螺栓预紧力对螺栓联接结构整体动态特性的影响,同时获得在螺栓联接结构处于全松与全紧固状态之间的固有频率变化范围,为有限元模态分析和模糊推理机设计提供数据基础。 (2)采用无阻尼等效联接刚度完成螺栓联接结合面模型描述,研究确定弹簧单元个数和等效区域的方法,建立螺栓固定结合面的等效动力学模型。利用ANSYS参数化设计语言编写有限元模态分析的求解命令流。采用有限元模态分析与试验模态分析相结合的方法,分析结构固有频率与结合面总刚度之间的变化关系,同时获得各个状态所对应的固有频率与等效总刚度有效变化论域。 (3)确定结构固有频率与结合面总刚度两个物理参数的模糊概念及其模糊子集数,分析子集之间的相互模糊逻辑关系,设计固有频率与结合面总刚度之间的模糊推理机,进而完成实际螺栓结构的结合面总刚度辨识方法研究。
【关键词】：螺栓结构联接 结合面建模 接触刚度 固有频率 试验模态分析 有限元模态分析 模糊推理机
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH131.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外结合面特性的研究现状11-13
• 1.3 国内外结合面模型参数识别的研究进展13-18
• 1.3.1 论计算法的研究13-15
• 1.3.2 试验识别法的研究15-16
• 1.3.3 论与试验相结合的研究16-18
• 1.4 非线性技术发展现状18-20
• 1.5 螺栓联接接触特性的研究内容与方法20-24
• 2 螺栓结构的试验模态分析24-48
• 2.1 理论基础24-27
• 2.1.1 结构模态分析条件24-25
• 2.1.2 试验模态分析原理25-27
• 2.2 锤击法的试验模态测试系统27-36
• 2.2.1 激励装置与激励方式28-31
• 2.2.2 力和加速度传感器31-32
• 2.2.3 电荷放大器32-34
• 2.2.4 数据采集与分析系统34-36
• 2.3 螺栓结构实例的试验与分析36-44
• 2.3.1 螺栓结构实例的试验方案36-37
• 2.3.2 螺栓结构试验条件的设定37-38
• 2.3.3 试验信号的采集38-41
• 2.3.4 频响函数分析41-44
• 2.4 试验结果分析与处理44-46
• 2.5 本章小结46-48
• 3 螺栓结构的有限元模态分析48-62
• 3.1 有限元软件及模态提取方法介绍48-50
• 3.2 螺栓联接结构有限元建模50-54
• 3.3 基于APDL语言的有限元分析54-56
• 3.3.1 ANSYS的APDL语言简介54
• 3.3.2 螺栓接触的APDL有限元编程54-56
• 3.4 计算结果分析56-60
• 3.4.1 确定结合面刚度范围56-57
• 3.4.2 结合面刚度与固有频率57-60
• 3.5 本章小结60-62
• 4 基于模糊推理机的螺栓联接刚度辨识62-74
• 4.1 模糊推理机的设计62-68
• 4.1.1 螺栓接触模型的模糊化接口63-65
• 4.1.2 模糊知识库65-66
• 4.1.3 模糊推理66-67
• 4.1.4 螺栓接触模型的解模糊接口67-68
• 4.2 基于MATLAB的模糊推理机联接特性的实现68-71
• 4.2.1 联接特性模糊推理机的结构68-69
• 4.2.2 定义隶属函数69-70
• 4.2.3 定义模糊控制规则70
• 4.2.4 规则观察器70-71
• 4.3 有限元模型与模糊推理机的参数结果比对71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 结论与展望74-76
• 参考文献76-80
• 附录A80-94
• 附录B94-100
• 作者简历100-104
• 学位论文数据集104

【参考文献】

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1 李娟;明德廷;杨s

本文编号：330715