基于虛擬材料的栓接結(jié)合部動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、螺栓連接是機(jī)械系統(tǒng)中最為普遍的連接形式，其存在破壞了結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，使結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性。建立能準(zhǔn)確表征栓接結(jié)合部動(dòng)力學(xué)特性的理論模型，并準(zhǔn)確辨識(shí)其動(dòng)力學(xué)參數(shù)是建立系統(tǒng)整體動(dòng)力學(xué)模型的關(guān)鍵，是預(yù)測(cè)、分析及優(yōu)化系統(tǒng)整體動(dòng)力學(xué)特性的前提。機(jī)械系統(tǒng)中振動(dòng)能量的分布和傳遞路徑對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和精度保持性有很大影響，研究結(jié)構(gòu)的能量傳遞特性對(duì)振動(dòng)控制具有指導(dǎo)意義。為此，本文研究工作如下：
　　(1)提出一種考慮結(jié)合面接觸壓強(qiáng)分布不均的栓接

2、結(jié)合部梯度虛擬材料動(dòng)力學(xué)等效建模方法。結(jié)合結(jié)合面基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)和接觸壓強(qiáng)分布，確立虛擬材料模型的原理及表達(dá)式。
　　(2)基于ABAQUS用戶單元子程序自定義單元，實(shí)現(xiàn)材料屬性不均勻分布的梯度材料結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析、動(dòng)力時(shí)程響應(yīng)分析和模態(tài)分析；通過對(duì)比采用自定義單元和標(biāo)準(zhǔn)單元計(jì)算不同模型的結(jié)果，驗(yàn)證自定義單元的準(zhǔn)確性；進(jìn)而分析梯度材料分布指數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。
　　(3)設(shè)計(jì)結(jié)合部試件；對(duì)試件進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，獲取其

3、試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)。
　　(4)確定待辨識(shí)的結(jié)合部虛擬材料參數(shù)的取值范圍；結(jié)合試驗(yàn)和仿真模態(tài)參數(shù)，構(gòu)建代理模型，在精度最高的Kriging模型基礎(chǔ)上，采用遺傳算法優(yōu)化辨識(shí)虛擬材料參數(shù)，并比較不同虛擬材料模型的優(yōu)劣；最后，分析虛擬材料參數(shù)對(duì)試件動(dòng)態(tài)特性影響規(guī)律。
　　(5)將梯度虛擬材料模型應(yīng)用于加工中心立柱-床身結(jié)合部，并與試驗(yàn)?zāi)B(tài)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證建模方法的準(zhǔn)確性；分析典型工況下加工中心整機(jī)動(dòng)力學(xué)特性，結(jié)合有限元功率流法分析加工中心能