螺栓法兰连接结构简化动力学建模及模型参数辨识

发布时间：2024-02-21 11:42

　　螺栓法兰连接结构内含接触、间隙等多种非线性因素,导致该结构的动力学分析变得异常复杂且耗时,构建简化动力学模型是提高计算效率的主要手段之一。把螺栓法兰连接处理为黑盒子,并截取螺栓法兰连接结构的部分竖直部段,以形成"局部连接结构"。获得螺栓法兰连接对接面的接触特性后,采用若干个拉压刚度不同的弹簧阻尼单元对单个螺栓连接进行了简化,进而得到了局部连接结构的简化动力学模型。根据典型动载荷作用下的动力学响应数据,采用力状态映射法对简化动力学模型进行了参数辨识。动力学试验数据表明,螺栓法兰连接结构简化动力学模型的预测误差不超过20%。

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【部分图文】：

图2典型螺栓法兰连接结构

典型螺栓法兰连接结构如图2所示,由上下部段和若干个螺栓螺母组件组成,其中部段材料为铝合金,螺栓螺母材料为45号钢。螺栓法兰连接内部力学特性非常复杂,其动力学简化是获得整个结构动力学模型的关键步骤。对螺栓法兰连接进行动力学简化时,可视其为黑盒子,并分别从上下部段的竖直部位截取部分结....

图1本文方法流程框图

一般而言,螺栓法兰连接的简化有两种思路,其一是直接对连接面进行简化,简化后不用进行接触迭代计算,其二是以连接面为中心构造局部连接结构,并对该局部连接结构进行简化。前一种思路的代表方法有多点约束-梁单元法[1-2]、虚拟材料法[3-7]、薄层单元法[8-10]、等效刚度公式拟合法[....

图3局部连接结构构造示意图

图2典型螺栓法兰连接结构对局部连接结构进行简化动力学建模之前,需要弄清其刚度特性。为此,需要对螺栓法兰连接结构有限元模型进行典型载荷作用下的静力学分析。其中典型静载荷包括拉力、压力、弯矩等,边界条件一般设置为一端固支一端自由。轴向静载荷作用下,由于受力部位的差异,局部连接结构的....

图5螺栓预紧力作用下部段对接面的接触状态

图5为螺栓预紧力作用下部段对接面的接触状态。由图可知,此时上下部段在螺栓位置处于黏结状态,相邻螺栓之间互不干涉,且黏结范围与螺帽的几何尺寸紧密相关,而其它位置处于分离状态。这一现象为单个螺栓的简化建模提供了依据。考虑到螺栓连接受到外载作用时接触状态会发生变化,可以采用若干个弹簧阻....

本文编号：3905377