螺栓固定结合面建模方法及其动态特性研究

发布时间：2017-09-04 06:29

  本文关键词：螺栓固定结合面建模方法及其动态特性研究

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【摘要】：螺栓固定结合面是一种非常普遍的机械结构联接形式,对机械系统整体的静动态特性有很大的影响,因此有必要对螺栓结合面进行研究。研究对其进行有限元分析切实可行的方法。本文研究了螺栓结合面的多种有限元模型建模方法,讨论了不同有限元模型对螺栓联接整体结构有限元分析结果的影响。考察了相关参数在不同结合面条件下的螺栓联接结构的动态特性及其在螺栓预紧力变化条件下的变化规律。主要的研究内容如下：(1)在查阅大量国内外文献的基础上,总结了国内外机械结合面的研究现状,其中包括结合面建模的研究现状和其动态特性的研究现状,论述了结合面建模和其动态特性的研究成果以及存在的不足。(2)在螺栓预紧力求解公式的基础上,在弹性范围内,推导了螺栓刚度和被联接件刚度的求解公式。鉴于被联接结合面上产生压力的不均匀性,对被联接结合面上的压力做了等效分布,推导了等效区域面积的求解公式,为螺栓联接结构有限元模型的建立提供了理论指导。(3)建立了结合面等效动力学模型。在基于“固-隙-固”模型的基础上,提出了结合面等效虚拟材料模型,利用应变能法,推导了结合面虚拟材料的弹性模量以及泊松比；从微观的角度分析,推导了结合面虚拟材料的厚度和密度。(4)采用不同的建模方法进行螺栓固定结合面有限元分析,对其优劣及适用范围进行了对比和分析；并对虚拟介质层的特性参数实现定量或定性的研究,研究了其对结合面动态特性的影响。(5)通过试验测试获得试验数据,对采用虚拟介质法建立结合面的装配体有限元模型的有效性进行校验和评估。
【关键词】：螺栓联接 固定结合面 固-隙-固 虚拟介质 有限元
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH131.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景和意义11
• 1.2 机械结合面研究现状11-18
• 1.2.1 机械结合面建模研究现状12-15
• 1.2.2 机械结合面动态特性研究现状15-18
• 1.3 本文研究的内容18-19
• 第2章 螺栓联接结合面的力学分析19-31
• 2.1 螺栓联接结构受力分析19-22
• 2.1.1 预紧力与预紧力矩之间的关系19-21
• 2.1.2 螺栓最佳预紧力21-22
• 2.2 螺栓联接结合面刚度和被联接件的受力22-25
• 2.2.1 螺栓联接结合面的刚度和变形22-23
• 2.2.2 被连接件的受力分析23-25
• 2.3 利用ANSYS模拟螺栓预紧力25-29
• 2.3.1 利用预紧力单元法模拟螺栓预紧力26-28
• 2.3.2 降温法模拟螺栓的预紧力28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 螺栓联接结合面的力学模型31-45
• 3.1 结构动力学模型31-34
• 3.1.1 固定螺栓结合面阻尼产生原理31-33
• 3.1.2 结构的阻尼33-34
• 3.2 结合面等效动力学模型34-37
• 3.3 基于“固-隙-固”模型的虚拟材料模型37-44
• 3.3.1 螺栓联接结构虚拟材料的框架37-39
• 3.3.2 虚拟材料的弹性模量和泊松比39-42
• 3.3.3 虚拟材料的厚度和密度42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 螺栓联接结合面有限元分析45-65
• 4.1 采用粘结结合面建模分析45-48
• 4.2 采用弹簧阻尼单元建模分析48-55
• 4.3 螺栓联接结构非线性有限元分析55-58
• 4.3.1 不同螺栓预紧力下的预应力模态分析56-57
• 4.3.2 不同摩擦因素的预应力模态分析57-58
• 4.4 虚拟介质法有限元分析58-63
• 4.4.1 建立分析模型58-60
• 4.4.2 结合面参数分析60-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第5章 螺栓联接结构的实验模态分析65-75
• 5.1 模态分析概述65-66
• 5.2 螺栓联接结构的模态试验66-70
• 5.2.1 模态试验方法与样件66-67
• 5.2.2 模态试验内容67-68
• 5.2.3 模态试验测试系统68
• 5.2.4 试验装置的连接68-69
• 5.2.5 激励方式和激励装置69
• 5.2.6 激振点布置和实验过程69-70
• 5.3 试验结果与数据分析70-71
• 5.4 试验结果对比71-73
• 5.5 小结73-75
• 第6章 结论与展望75-79
• 6.1 本文工作总结75-76
• 6.2 有待进一步研究的工作76-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 附录：发表论文与参与项目情况85

【参考文献】

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本文编号：789895