[发明专利]一种摩擦间隙配合的支杆连接结构动特性分析方法

说明书

本发明是一种基于等效能量理论的摩擦间隙配合的支杆连接结构动特性分析方法。包括步骤：采用模态叠加的稳态动力学分析方法，对完全连接关系的有限元模型进行基于频域的正弦扫频分析，获得正弦扫频分析结果；提取出连接支杆在对应响应强度振动下的截面力载荷作为支杆截面载荷；将支杆截面载荷和摩擦力f进行对比；若支杆截面载荷大于摩擦力，则进行等效处理，获得等效后的有限元分析模型；对等效后的有限元分析模型再次进行正弦扫频分析，得到考虑摩擦间隙配合下的结构动特性响应。本发明能够解决支撑结构接头摩擦间隙配合导致的大尺寸结构动特性预示难的问题。

技术领域

本发明属于支杆连接结构动特性分析技术领域，特别是一种摩擦间隙配合的支杆连接结构动特性分析方法。

背景技术

随着未来飞行器的不断探索和发展，对速度及射程提出了更高的要求，因此飞行器结构轻质化成为重要性能指标。

碳/双马等树脂基复合材料相比于传统的铝/镁合金材料具有相近的刚度性能、高温性能，更高的强度性能，以及更小的密度，树脂基复合材料逐渐成为未来飞行器结构系统的重要选择。

由于制造工艺限制，树脂基复合材料承力结构通常为多结构拼接形式，所以结构间采用大量紧固件进行连接，因此承力结构间的摩擦间隙配合关系导致结构在大量级振动载荷下的动特性下降明显，超出设计范围，由于间隙配合为边界非线性问题，使得传统基于频域的结构动特性计算方法很难进行准确预示。因此，需要提出一种新的针对大尺度树脂基复合材料拼接结构特点的动特性预示方法，即能准确预示结构非线性特性，又能满足工程高效分析需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，为解决支撑结构接头摩擦间隙配合导致的大尺寸结构动特性预示难的问题，基于等效能量理论，提供了一种摩擦间隙配合的支杆连接结构动特性分析方法。

本发明的技术解决方案是：

一种摩擦间隙配合的支杆连接结构动特性分析方法，包括步骤如下：

1)建立支杆连接结构的完全连接关系有限元分析模型；

2)采用模态叠加的稳态动力学分析方法，对步骤1)完全连接关系的有限元模型进行基于频域的正弦扫频分析，获得正弦扫频分析结果；

3)从步骤2)获得的正弦扫频分析结果中，提取出连接支杆(1)在对应响应强度振动下的截面力载荷作为支杆截面载荷；

4)将支杆截面载荷和摩擦力f进行对比；若支杆截面载荷小于摩擦力，则根据步骤2)完全连接关系有限元模型的正弦扫频分析获得结构最终动特性结果，不再进行后续步骤；若支杆截面载荷大于摩擦力，则进入步骤5)；

5)进行等效处理，获得等效后的有限元分析模型；

6)采用与步骤2)条件一致的模态叠加的稳态动力学分析方法，对步骤5) 等效后的有限元分析模型再次进行正弦扫频分析，得到考虑摩擦间隙配合下的结构动特性响应。

支杆连接结构，包括：连接支杆(1)、连接接头(2)和连接螺栓(4)；

连接块(3)固定安装在主体结构的前端框上，连接接头(2)通过连接块 (3)固定连接主体结构；连接接头(2)的一端和连接块(3)之间通过螺纹副连接，连接接头(2)的另一端插入连接支杆(1)上端，连接接头(2)的另一端与支杆上端通过连接螺栓(4)固定连接，支杆下端固定安装主体结构内部的承力结构上。

步骤2)所述摩擦力f由连接支杆(1)与连接螺栓(4)之间的拧紧力矩产生。

步骤2)所述摩擦力f，具体为：

f＝sKT

其中，s为摩擦系数，K为连接螺栓(4)的拧紧力矩系数，T为连接螺栓 (4)的拧紧力矩。