基于接觸特性的螺栓結合部動力學建模、參數識別和應用.pdf

1、數字仿真技術可以大幅度的縮短產品的設計周期，提高產品的競爭力，目前已經廣泛應用于機床、飛機、汽車等工業(yè)設計相關領域中。建立準確的數學模型是實現(xiàn)精確仿真分析的基礎。目前，對于單個零件的數字仿真分析的精確已經能夠滿足工程應用的要求。然而，對于系統(tǒng)級別的仿真分析的結果依舊有較大誤差。其中一個重要的原因在于，現(xiàn)有的有限元軟件不能很好的處理結構連接部分的性能。本文針對常用的螺栓連接結構的動力學建模、參數識別方法以及應用展開研究，主要研究內容包括以

2、下幾點：
　　首先，建立了一種包含幾何參數及物理參數的螺栓結合部虛擬材料動力學模型。通過對不同板厚、加工方式、螺栓直徑及螺栓預緊力時的連接表面接觸區(qū)域測試，分析了螺栓連接的影響因素對虛擬材料模型參數的影響程度。在大量實驗的基礎上，采用克里金法，建立了虛擬材料幾何模型參數庫，并基于matlab的GUI編輯了結合部幾何參數庫的管理界面。根據加工表面的紋理方向及接觸情況，建立了虛擬材料的物理參數模型。
　　其次，針對MAC值靈敏度

3、計算耗時的問題，提出了一種基于拉格朗日函數的直接算法，將特征方程和正則化條件作為約束引入MAC值的計算公式中以構造拉格朗日函數，當求解出拉格朗日算子之后，可以直接計算MAC值對不同設計參數的一階靈敏度及二階靈敏度。并通過仿真算例分析，驗證了直接法的準確性以及高效性。由于MAC值廣泛應用于模型修正、參數識別等工程相關領域，直接法可以大幅度提高參數識別的效率。
　　再次，根據本文提出的螺栓結合部虛擬材料動力學模型，提出了采用模態(tài)參數及

4、頻響函數相結合的方法進行虛擬材料物理參數的識別。在物理參數識別的過程中，根據修正方程的特性，提出了一種新的加權方法，顯著減少修正方程的條件數，且方便的進行迭代運算。通過算例仿真，對參數識別方法的有效性進行了驗證。設計螺栓連接的實驗試件，進行螺栓結合部物理參數識別，并驗證了參數識別結果的有效性。
　　最后，圍繞螺栓結合部模型的應用問題，構建了結合部模型物理參數庫。根據不同的螺栓預緊力、粗糙度、加工方式以及接觸方式，設計一系列的實驗，