基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测研究

发布时间：2017-08-04 11:06

  本文关键词：基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测研究

  更多相关文章： 螺栓状态监测 频率跟踪 法向接触刚度 有限元仿真

【摘要】：在机械、交通、电力、航空、土木等各行业中,设备中的零件和组件之间广泛采用螺栓联接,螺栓联接是否可靠直接关系到整个设备工作的可靠性和安全性。而螺栓联接状态与螺栓联接界面的接触特性有关,因此对螺栓联接界面的接触特性以及螺栓联接状态的监测方法的研究,对于避免螺栓失效具有十分重大的意义。本文采用基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测方法对螺栓联接状态和联接界面接触特性进行了研究。本文主要研究内容:(1)根据Hertz接触理论,构建螺栓联接界面的微观模型,推导出螺栓联接界面的法向接触刚度与预紧力成单调函数关系,法向接触刚度与螺栓联接结构的模态频率都成二次项函数关系,从而得出模态频率与预紧力成二次项函数关系。(2)采用轮廓仪测量试件的表面形貌数据,将真实形貌曲线导入到有限元软件中,建立有限元接触模型,进行有限元分析。结果表明:螺栓联接法向接触刚度与预紧力成单调递增关系;界面粗糙度对法向接触刚度有影响,粗糙度越小,相同预紧力作用下的法向接触刚度越大。建立螺栓联接结构轴对称模型,进行频率跟踪法的有限元仿真。结果表明:螺栓联接结构的模态频率与预紧力成二次项函数关系。(3)设计基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测实验方案,建立实验系统,进行实验研究,实验结果表明:接触界面粗糙度越小,相同预紧力作用下的法向接触刚度越大;预紧力与螺栓联接结构的模态频率成二次项函数关系,验证了理论分析和有限元仿真的正确性,提出了基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测方法。
【关键词】：螺栓状态监测 频率跟踪 法向接触刚度 有限元仿真
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH131.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章绪论9-20
• 1.1 课题来源与背景9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 螺栓联接监测现状10-13
• 1.2.2 螺栓联接界面基础建模研究现状13-17
• 1.2.3 螺栓联接界面接触特性研究17-18
• 1.3 本文的研究内容18-20
• 第2章螺栓联接界面的接触特性20-30
• 2.1 相接触的粗糙表面20-21
• 2.2 螺栓联接界面法向接触刚度模型21-23
• 2.3 螺栓联接结构的模态频率23-28
• 2.3.1 法向接触刚度与预紧力的关系23-26
• 2.3.2 法向接触刚度与模态频率的关系26-28
• 2.3.3 模态频率与预紧力的关系28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章螺栓联接界面接触特性有限元分析30-41
• 3.1 有限元模型建立30-32
• 3.1.1 粗糙表面轮廓曲线30-31
• 3.1.2 模型的建立31-32
• 3.2 接触特性分析32-35
• 3.3 频率跟踪的有限元仿真35-39
• 3.3.1 模型的建立35-36
• 3.3.2 频率跟踪36-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章实验方案与装置41-49
• 4.1 实验方案41-42
• 4.2 螺栓联接试样42-43
• 4.3 实验硬件系统43-46
• 4.3.1 NI数据采集卡43-44
• 4.3.2 电子万能试验机44
• 4.3.3 信号发生器44-45
• 4.3.4 功率放大器45
• 4.3.5 前置放大器45-46
• 4.4 实验软件系统46-48
• 4.4.1 LABVIEW软件46
• 4.4.2 实验测试程序46-47
• 4.4.3 实验分析程序47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章实验结果及分析49-55
• 5.1 螺栓联接系统刚度变化分析49-51
• 5.1.1 实验结果49-50
• 5.1.2 结果分析50-51
• 5.2 响应信号模态频率跟踪分析51-54
• 5.2.1 实验结果51-53
• 5.2.2 结果分析53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第6章总结与展望55-57
• 6.1 全文总结55-56
• 6.2 研究展望56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文62-63
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目63

【参考文献】

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本文编号：619195