基于非线性阻尼识别的螺栓连接检测技术

发布时间：2024-07-06 09:46

　　螺栓连接质量是影响机械结构装配质量的关键,研究快捷、有效的检测技术具有重要意义。根据能量守恒定律,推导出螺栓连接接触面非线性阻尼识别公式。基于系统动力学特性与经验模态分解(EMD)相结合的方法,确定出用于阻尼识别的系统敏感固有频率。以L型梁为研究对象进行实验,并利用希尔伯特变换方法和建立的非线性阻尼识别公式,得到系统的黏性阻尼比以及非线性阻尼比。研究表明,螺栓扭矩的变化对系统固有频率影响较小,而对系统阻尼的影响显著,尤其是对黏性阻尼比的影响较明显;当螺栓发生松动时系统的黏性阻尼比会发生明显的非线性变化,即由0.122 5跃升至0.258 7,相对增加了111.18%,从而验证了基于非线性阻尼变化检测螺栓连接质量的有效性。

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【部分图文】：

图1L型梁结构示意图

本文的研究模型为如图1所示的L形梁连接结构。根据Breards的研究,螺栓连接所产生的能量耗散占系统总能量耗散的绝大部分。所以,本文在建立理论模型时仅考虑螺栓连接的能量耗散,即假设两L形梁的螺栓连接结合面阻尼模型如图2所示。其中,k为刚度系数、c1为黏性阻尼系数、cn为非线性阻尼....

图2组合阻尼模型

F(x?)=-c1?x??????????(1)Franchetti等[7]根据在螺栓连接预紧力减小时,系统连接的阻尼特性多表现为非线性,提出可在黏性阻尼基础上假设阻尼力存在与速度的二次方成比例的非线性项,方程为

图3参数识别流程图

L型梁实验系统如图4所示。主要包括:ICP加速度传感器、力锤、LMS信号采集及分析系统以及LMSTest.Lab软件和根据前文所得包络方程所编写的MATLAB程序。图4L型梁实验装置示意图

图4L型梁实验装置示意图

图3参数识别流程图实验所用的L型梁材料为45#钢,接触表面粗糙度为3.2,其几何外形如图1所示,板长200mm、宽14mm、厚4mm、法兰高18mm。其中L型梁1为自由端,L型梁2为固定端。

本文编号：4002413