整个螺栓结合部的法向连接动刚度及试验验证 被引量：7

1

作者 田红亮 赵春华 +3 位作者 朱大林 秦红玲 刘芙蓉 刘先名 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期31-36,共6页

根据一种修正双变量Weierstrass-Mandelbrot函数,获得了整个螺栓结合部法向连接动刚度的解析解.采用等效表面的结构函数,给出了识别结合部分形维数、分形粗糙度的理论与试验方法.以风电机组五面体加工中心上的横梁-导轨结合部为对象,以... 根据一种修正双变量Weierstrass-Mandelbrot函数,获得了整个螺栓结合部法向连接动刚度的解析解.采用等效表面的结构函数,给出了识别结合部分形维数、分形粗糙度的理论与试验方法.以风电机组五面体加工中心上的横梁-导轨结合部为对象,以测试试件的试验模态为基准,按照相似振型相关分析和固有频率定量比较的原则,对整个螺栓结合部法向连接动刚度的理论解进行了验证,结果表明,理论模型的振型与试验振型相吻合,理论的固有频率与试验的相对误差在-4.3%～5.1%之间. 展开更多

关键词 螺栓结合部 法向连接动刚度 振型相关分析 频率响应函数

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一种螺栓结合部刚度四点等效方法 被引量：10

2

作者 李院生 张广鹏 +1 位作者 解芳芳 王立宇 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期642-646,共5页

螺栓结合部是机床结构中应用最普遍的固定结合部之一,直接影响着机床整机性能。应用有限元软件分析机床整机结构性能时,为了保证计算精度,需要精细划分螺栓结合部网格,导致计算规模大、耗时,因此探索简单有效的机床螺栓结合部有限元模... 螺栓结合部是机床结构中应用最普遍的固定结合部之一,直接影响着机床整机性能。应用有限元软件分析机床整机结构性能时,为了保证计算精度,需要精细划分螺栓结合部网格,导致计算规模大、耗时,因此探索简单有效的机床螺栓结合部有限元模型的处理方法具有重要意义。基于实验获取结合面基础特性参数,通过解析方法得到螺栓结合部中每个单元螺栓结合部的六项刚度,然后基于刚度等效原则将每个单元螺栓结合部等效成对称分布的四个弹簧单元,给出了等效弹簧刚度及位置的计算方法,在机床整机结构有限元分析时,以等效弹簧单元代替单元螺栓结合部,直接将其等效刚度代入有限元模型求解,可大大简化有限元计算模型。实验验证该等效方法是可行的。 展开更多

关键词 螺栓结合部 刚度 静态特性 有限元分析

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预紧载荷下螺栓结合部静特性分析 被引量：5

3

作者 惠烨 黄玉美 +1 位作者 李鹏阳 李艳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1149-1155,共7页

结合面的接触变形与构件变形存在耦合关系,为提高整机分析结果的准确性,提出了建立分析模型时在构件间增加虚拟材料层反映结合部非线性特性的假设。基于结合面基础特性参数获得了虚拟材料物理参数,建立了包含结合部特性的分析模型。对... 结合面的接触变形与构件变形存在耦合关系,为提高整机分析结果的准确性,提出了建立分析模型时在构件间增加虚拟材料层反映结合部非线性特性的假设。基于结合面基础特性参数获得了虚拟材料物理参数,建立了包含结合部特性的分析模型。对预紧力作用下的螺栓结合部进行了一系列不同材料、预紧力及构件厚度的静特性试验。结合分析和试验结果,将结合面变形从整体形变中分离出来,与理论计算比较,验证了本文所提出的建模理论和试验方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 预紧载荷 螺栓结合部 基础特性参数 虚拟材料层

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切向载荷下螺栓结合部静特性分析及试验 被引量：7

4

作者 惠烨 黄玉美 李艳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期892-898,共7页

为了准确理解螺栓结合部静态特性,基于结合面基础特性建立了螺栓单元结合面解析数学模型,提出了一种等效分步载荷解析算法,可以实现在结合部承受切向载荷时,无需考虑载荷间耦合关系就能对结合部力平衡非线性隐含积分方程组进行快速准确... 为了准确理解螺栓结合部静态特性,基于结合面基础特性建立了螺栓单元结合面解析数学模型,提出了一种等效分步载荷解析算法,可以实现在结合部承受切向载荷时,无需考虑载荷间耦合关系就能对结合部力平衡非线性隐含积分方程组进行快速准确求解。采用自行设计的螺栓结合部切向加载装置进行了结合部扭转和剪切加载试验。试验与解析结果均表明,在切向载荷不超过最大静摩擦力的情况下,螺栓结合面切向变形与外载荷成线性关系。解析与试验结果的一致性验证了模型的正确性,为机械结合面静态特性分析提供了理论和试验支持,求解算法可方便地将结合面研究成果应用于工程实践。 展开更多

关键词 螺栓结合部 静特性 切向载荷 分步计算

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基于频响函数的螺栓结合部法向刚度辨识与实验研究 被引量：6

5

作者 董冠华 殷国富 +2 位作者 胡晓兵 孙明楠 胡腾 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期183-188,共6页

机械结合部对于高速卧式加工中心的动态性能有着重要的影响,结合部动力学参数的正确辨识是建立其准确动力学模型的前提。为准确获取螺栓接合部的法向刚度,采用理论推导与现场实验相结合的方式,基于频响函数法对结合部动力学参数的辨识... 机械结合部对于高速卧式加工中心的动态性能有着重要的影响,结合部动力学参数的正确辨识是建立其准确动力学模型的前提。为准确获取螺栓接合部的法向刚度,采用理论推导与现场实验相结合的方式,基于频响函数法对结合部动力学参数的辨识与等效方法进行研究;定义了实验数据灵敏度的计算方法,并通过灵敏度实现了对实验数据的筛选,提取了有利数据和抑制了不利数据;在此基础上,构建包含辨识公式的矛盾方程,并基于最小二乘思想求得方程的确定解,获得了结合部动力学的等效参数。最后,通过LMS噪声、振动测试系统进行实验,实验结果表明:本方法可有效提高结合部动力学参数的辨识和等效精度。 展开更多

关键词 频响函数 螺栓结合部 法向刚度 辨识

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螺栓结合部静态迟滞行为分析及刚度和阻尼辨识 被引量：6

6

作者 孙伟 谭龙飞 吴宁祥 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1743-1747,共5页

获得螺栓结合部的静态迟滞行为并开展刚度、阻尼辨识,对于螺栓结合部设计以及装配工艺制定十分重要.利用三维有限元模型预测螺栓结合部迟滞特性,并给出了螺栓联接接触参数的设置方法.针对获得的迟滞曲线,采用最小二乘多项式拟合推导确... 获得螺栓结合部的静态迟滞行为并开展刚度、阻尼辨识,对于螺栓结合部设计以及装配工艺制定十分重要.利用三维有限元模型预测螺栓结合部迟滞特性,并给出了螺栓联接接触参数的设置方法.针对获得的迟滞曲线,采用最小二乘多项式拟合推导确定了结合部刚度及阻尼参数的辨识公式.以一个简单的螺栓搭接梁为对象进行了实例研究,试验证明了该搭接梁有限元模型及获得的迟滞曲线的合理性,利用获得的迟滞曲线辨识了该螺栓结合部的时变刚度、平均刚度和损耗因子等参数.研究表明:随着预紧力的增加,螺栓结合部的刚度增加而损耗因子(阻尼参数)减小. 展开更多

关键词 螺栓结合部 静态迟滞行为 刚度 阻尼 辨识

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基于子结构综合法的螺栓结合部切向动刚度优化辨识 被引量：4

7

作者 谭峰 殷国富 +2 位作者 董冠华 王亮 唐伟鑫 《四川大学学报（工程科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第S2期171-177,共7页

针对基于频响函数辨识螺栓结合部等效动力学参数时出现的由于噪声信号等引起的不适定问题,提出优化辨识方法,以获取准确的等效动力学参数。忽略结合部非线性特性及耦合效应,将螺栓结合部等效为弹簧阻尼单元,利用子结构综合法建立螺栓结... 针对基于频响函数辨识螺栓结合部等效动力学参数时出现的由于噪声信号等引起的不适定问题,提出优化辨识方法,以获取准确的等效动力学参数。忽略结合部非线性特性及耦合效应,将螺栓结合部等效为弹簧阻尼单元,利用子结构综合法建立螺栓结合部切向动刚度辨识方程式。通过LMS噪声、振动测试系统对试件进行激振实验,获取辨识所需频响函数。根据同时获得的相干函数对频响函数进行筛选,以消除噪声信号对辨识精度的影响,基于最小二乘的思想优化辨识出螺栓结合部切向动刚度。最后将辨识结果代入有限元模型中进行谐响应分析,通过实测频响函数与仿真频响函数对比分析,结果表明,所提螺栓结合部切向动刚度优化辨识方法具有较好的辨识效果。 展开更多

关键词 频响函数 螺栓结合部 子结构综合 动刚度 相干函数

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螺栓结合部接触面域的融合绑定建模方法 被引量：2

8

作者 崔方圆 华灯鑫 +2 位作者 李言 孔令飞 李鹏阳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期1912-1920,共9页

为提升复杂结构体模型在线动态监测与实时更新的精度,提出了一种螺栓结合部接触面域的融合绑定建模方法。建模过程中,由配对子结构在接触面两侧各提供一部分单元组成接触面域单元,通过对该区域单元进行等效处理,使其满足各向同性条件,... 为提升复杂结构体模型在线动态监测与实时更新的精度,提出了一种螺栓结合部接触面域的融合绑定建模方法。建模过程中,由配对子结构在接触面两侧各提供一部分单元组成接触面域单元,通过对该区域单元进行等效处理,使其满足各向同性条件,而接触面域单元之间则被构建为融合绑定接触连接。该建模方法最大的优点是可以有效避免增加结合部模型求解的自由度数,节约计算资源且参数识别方便,通用性较强。为保证计算模型与物理模型具有协调一致的精度,建模过程中考虑了螺栓螺母及传感器附加质量对建模精度的影响,并引入多目标遗传算法对结合部的物理表征参数进行了优化识别。结果表明:前6阶实验振型和仿真振型完全一致,相应固有频率相对误差的绝对值均在10%以内,说明该建模方法能够较为有效地解决工程实际中结合部的动力学建模问题。 展开更多

关键词 螺栓结合部 融合绑定 模态分析 参数识别

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切向加载、卸载和振荡强耦合下机床螺栓结合部之摩擦能量耗散机制 被引量：2

9

作者 田红亮 余媛 +2 位作者 张屹 陈甜敏 郑金华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期58-73,共16页

在保持微凸体受法向力恒定的状态下,侧重导出切向力和变形量的切向加载、切向卸载和切向振荡接触方程。当2个球形微凸体接触时,构建每循环中切向接触摩擦能量耗散力学模型。按照赫兹静力弹性法向接触理论,得到微凸体顶端曲率半径。根据... 在保持微凸体受法向力恒定的状态下,侧重导出切向力和变形量的切向加载、切向卸载和切向振荡接触方程。当2个球形微凸体接触时,构建每循环中切向接触摩擦能量耗散力学模型。按照赫兹静力弹性法向接触理论,得到微凸体顶端曲率半径。根据微凸体分担法向力的光滑性与连续性法则,校正临界弹性变形微接触面积与临界变形量的数学表达式。面向有条件等式,在弹性和纯塑性变形基础上,建立整个结合部法向力与切向接触摩擦能量耗散的理论模型。以北京机电院高技术股份有限公司直线电机驱动Linear MC6000普莱诺五面体加工中心上的龙门横梁-导轨螺栓结合部为研究对象,分析法向预紧力、表面粗糙轮廓分形维数、切向力、分形粗糙度、相关因子、单轴向屈服应变及静摩擦因数等7个相对独立参数对切向接触摩擦能量耗散的影响规律。可视化的数值分析结果表明:切向接触摩擦能量耗散随着法向预紧力的增大先增大后减小;表面粗糙轮廓分形维数在较小范围内,切向接触摩擦能量耗散随着表面粗糙轮廓分形维数或分形粗糙度的增大而增大;表面粗糙轮廓分形维数在较大范围内,切向接触摩擦能量耗散随着表面粗糙轮廓分形维数或分形粗糙度的增加而减小;切向接触摩擦能量耗散随着切向力、相关因子、单轴向屈服应变的增加而加大;切向接触摩擦能量耗散随着静摩擦因数的增加而降低与经典结论完全相反,这是因为当静摩擦因数较大时,根据近代分形几何理论可知法向预紧力越大,微滑趋势将更小,导致较小切向接触摩擦能量耗散。 展开更多

关键词 切向加载 切向卸载 切向振荡 机床 螺栓结合部 法向预紧力 切向交变力 摩擦能量

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螺栓结合部特性等效复合弹簧表征方法 被引量：1

10

作者 惠烨 周玲霞 +3 位作者 李鹏阳 汪俊鹏 张开 綦彦权 《陕西科技大学学报》 北大核心 2022年第5期146-151,共6页

整机有限元分析中,因螺栓结合部外载荷和结合面变形之间的非线性关系,包含结合部的模型建模非常困难.提出了在两连接构件间采用复合弹簧线性离散处理的方法,将含有螺栓结合部的机械结构等效为不含结合部的构件组合.基于螺栓结合面基础... 整机有限元分析中,因螺栓结合部外载荷和结合面变形之间的非线性关系,包含结合部的模型建模非常困难.提出了在两连接构件间采用复合弹簧线性离散处理的方法,将含有螺栓结合部的机械结构等效为不含结合部的构件组合.基于螺栓结合面基础特性参数,给出了求解等效弹簧的刚度的解析方法.有限元分析建模时,将螺栓结合部由若干个等效弹簧等效,设置等效复合弹簧刚度值,得到具有结合部特性的分析模型,可以获得更准确的分析结果,实现了分析建模时复杂结合部问题的简单化处理.分析和实验结果表明,复合等效弹簧模型结合部固有频率接近含有结合部零件的实际固有频率,为工程应用中含螺栓结合部的结构进行有限元准确建模分析求解提供了一种可行方法. 展开更多

关键词 螺栓结合部 等效复合弹簧 弹簧刚度 固有频率 动态实验

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螺栓结合部切向动力学行为辨识方法

11

作者 郑华林 徐林 +1 位作者 胡腾 王辉 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期934-939,1127,共7页

首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,... 首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型;最后,利用该模型计算结构测点频响函数,进而将其与实测值进行对比。结果表明,二者吻合程度较高,且特征峰对应频率误差分别为1.38%,1.51%和0.84%,验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为,所得等效动力学参数精度较高,可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。 展开更多

关键词 螺栓结合部 切向 动力学行为 子结构综合法

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基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法 被引量：3

12

作者 安伟伟 郭垒 龚卓蓉 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第2期1-3,7,共4页

采用LMS Test.Lab对螺栓结合部进行模态实验分析,获得了系统的六阶固有频率和振型,为有限元仿真中模态分析做参照。利用ANSYS Workbench对有限元模型中弹簧的参数进行设置并进行模态分析,计算出六阶振型和固有频率。对比仿真计算的结果... 采用LMS Test.Lab对螺栓结合部进行模态实验分析,获得了系统的六阶固有频率和振型,为有限元仿真中模态分析做参照。利用ANSYS Workbench对有限元模型中弹簧的参数进行设置并进行模态分析,计算出六阶振型和固有频率。对比仿真计算的结果和实验测得的结果,识别出螺栓结合部的动刚度。通过对比螺栓预紧力矩为55N·m时识别结果和实验测试的结果(误差在10%以内),证明了该方法的正确性。本识别方法精度高,识别过程简单,为机械结构中螺栓结合部动刚度的求解提供了一种思路。 展开更多

关键词 螺栓结合部 模态实验 模态分析 动刚度

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应用梯度连接层的层合电工钢梁螺栓结合部简化模型研究 被引量：1

13

作者 关天赐 王小鹏 奚延辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期67-74,共8页

表征电工钢片间螺栓结合部连接参数是进行铁心结构动力学分析的关键,针对现有变压器铁心动力学模型参数识别误差大的问题,提出了考虑螺栓结合面压强分布不均匀的梯度连接层模型。通过理论计算获得了螺栓结合部的压强分布,推导了梯度连... 表征电工钢片间螺栓结合部连接参数是进行铁心结构动力学分析的关键,针对现有变压器铁心动力学模型参数识别误差大的问题,提出了考虑螺栓结合面压强分布不均匀的梯度连接层模型。通过理论计算获得了螺栓结合部的压强分布,推导了梯度连接层弹性参数与螺栓结合部接触压强的关系式。在获得层合电工钢梁试件等效材料参数的基础上,对由螺栓连接的两根相同层合电工钢梁,建立了梯度连接层模型模拟层合电工钢梁之间的螺栓结合部。经模态对比修正了梯度连接层的弹性参数,修正后螺栓连接层合电工钢梁试验模态与计算模态的前8阶振型一致,对应固有频率的误差在1%以内,证明了梯度连接层模型的准确性。在变压器铁心中应用修正后的梯度连接层模型,能够提高建模精度。 展开更多

关键词 层合电工钢梁 螺栓结合部 梯度连接层模型 模型修正

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RP型刚柔机械臂螺栓结合部等效建模及结构特性分析 被引量：1

14

作者 张文辉 闻志 +2 位作者 游张平 沈金淼 叶晓平 《中国工程机械学报》 北大核心 2022年第3期205-210,215,共7页

螺栓结合部是RP型刚柔机械臂的关键连接部件,建立其等效模型并使用ANSYS对其结构特性进行分析。首先分析螺栓结合部受力状态,确立结合面接触面压与螺栓预紧力的关系表达式;然后基于弹簧等效原理,建立了螺栓结合部等效模型;基于微凸体变... 螺栓结合部是RP型刚柔机械臂的关键连接部件,建立其等效模型并使用ANSYS对其结构特性进行分析。首先分析螺栓结合部受力状态,确立结合面接触面压与螺栓预紧力的关系表达式;然后基于弹簧等效原理,建立了螺栓结合部等效模型;基于微凸体变形模型和赫兹接触理论,分别推导螺栓结合部切向刚度方程和法向刚度方程;利用PRO/E建立螺栓结合部三维模型,运用ANSYS进行仿真分析,探究螺栓预紧力、螺栓直径对结合部的力学特性影响规律,以及螺栓数目及排列方式对结合部模态频率特性影响机理。所得结论对于深入研究刚柔耦合柔性臂的动态特性具有重要意义。 展开更多

关键词 RP型 刚柔机械臂 螺栓结合部 等效建模 结构特性

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考虑螺栓力学特性的两级机匣连接结构有限元建模及振动分析

15

作者 李浩 孙伟 +1 位作者 徐昆鹏 刘宏浩 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期501-513,共13页

航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机... 航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机匣连接结构模拟件为对象,在考虑螺栓力学特性的基础上,提出采用ANSYS软件对其进行有限元建模的方法。两级机匣连接结构有限元建模主要包括机匣内、外壳的模拟、静子叶片的模拟以及法兰边上螺栓结合部的模拟。分别采用实体单元、刚性耦合的梁单元、弹簧单元、虚拟材料4种方式模拟机匣法兰边上螺栓结合部并给出其引入机匣连接结构的方式。采用实例研究验证模型的合理性。首先,用机匣1有限元模型求解固有频率及模态振型,并结合试验采用反推辨识法获得模拟边界条件的弹簧单元参数;其次,用包含不同螺栓结合部模型的两级机匣连接结构有限元模型求解固有频率及模态振型,并用试验验证其合理性。从计算精度、耗时、建模复杂程度三方面对比两级机匣连接处4种螺栓结合部模拟方法的优缺点。研究结果表明:采用刚性耦合的梁单元模拟螺栓结合部的计算精度与实体单元的计算精度最相近,计算时间减少了44.5%,可在实际机匣连接结构有限元建模时优先选用。 展开更多

关键词 两级机匣 连接结构 螺栓结合部 有限元建模 振动分析

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基于螺栓结合的数控车削中心主轴箱静刚度研究 被引量：2

16

作者 惠烨 李艳 《陕西科技大学学报（自然科学版）》 2014年第3期123-127,共5页

机床静刚度是机床的重要性能指标之一,机床刚度的评价和预测对机床结构设计和加工精度提高有重要意义。数控机床各部件之间存在大量的结合部,结合部的变形占机床总的静变形的85%,在进行机床静刚度分析时,结合部的设置对分析结果的准确... 机床静刚度是机床的重要性能指标之一,机床刚度的评价和预测对机床结构设计和加工精度提高有重要意义。数控机床各部件之间存在大量的结合部,结合部的变形占机床总的静变形的85%,在进行机床静刚度分析时,结合部的设置对分析结果的准确性有很大影响。主轴箱与床身导轨之间存在大量的螺栓结合部,基于螺栓结合部利用有限元分析技术,对数控车削中心的主轴箱进行了静力学分析。同时采用一种可靠的检测方法,对此进行了静刚度检测实验。通过分析结果与实验结果的对比,验证了基于螺栓结合部的有限元仿真计算与分析结果的准确性以及分析方法和过程的有效性,为机床主轴箱的刚度预测、评价以及主轴箱的结构改进提供了分析及实验数据依据。 展开更多

关键词 主轴箱 有限元分析 螺栓结合部 静刚度

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基于分形理论的膜片联轴器动力学建模方法

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作者 高帅帅 温华兵 +3 位作者 郭俊华 黄鹏 袁孟豪 周高峰 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期85-91,共7页

针对多层弹性膜片螺栓连接件动力学特性的有限元建模难题,采用分区域薄层单元等效建模方法,提出一种可以精准计算出分区域薄层单元各区域材料参数的方法。以船用推进轴系中的膜片联轴器为例,通过对比试验和仿真的模态和振级落差等动力... 针对多层弹性膜片螺栓连接件动力学特性的有限元建模难题,采用分区域薄层单元等效建模方法,提出一种可以精准计算出分区域薄层单元各区域材料参数的方法。以船用推进轴系中的膜片联轴器为例,通过对比试验和仿真的模态和振级落差等动力学特性,验证简化模型的准确性。研究结果表明:分区域薄层单元建模方法可以有效地对考虑螺栓预紧力作用下的膜片联轴器动力学模型简化建模,基于分形理论构建的粗糙表面可以准确计算出螺栓结合部接触刚度,并通过其计算出的分区域薄层单元材料参数可以准确分析多层弹性膜片螺栓连接件的动力学特性。 展开更多

关键词 分区域薄层单元法 螺栓结合部 动力学 法向接触刚度 分形理论

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