[发明专利]一种利用虚拟材料等效栓接结合部动态特性的方法

摘要

本发明公开一种利用虚拟材料等效栓接结合部动态特性的方法，将栓接结合部看作多种虚拟材料层，利用有限元法模拟栓接结合部在不同螺栓预紧力下，不同接触区域的受力情况，将栓接结合部的接触压力分布等效为关于接触半径的4阶多项式函数；利用材料力学知识建立栓接结合部等效虚拟材料模型，确定有效接触区域内接触半径与虚拟材料属性(弹性模量、剪切模量、泊松比、密度、虚拟层厚度)间的函数关系；通过有限元法将二层、三层或者多层虚拟材料与各子结构耦合建立整体结构的有限元模型，并进行动态响应分析，将获得的频响函数与模态试验数据比较，验证所建模型的正确性，为研究栓接结合部动态特性提供新的思路和方法。

主权项

一种利用虚拟材料等效栓接结合部动态特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、确定栓接结合部接触压应力：假设垂直栓接结合部方向上压应力均匀分布，大小随螺栓作用力的影响半径变化而变化，且压应力分布呈截头圆锥体，利用有限元法模拟栓接结合部在不同螺栓预紧力下，不同接触区域的受力情况，并将接触压力等效为关于接触半径的4阶多项式函数；步骤二、确定栓接结合部虚拟材料的相关参数：建立栓接结合部等效虚拟材料模型，确定有效接触区域内接触半径与虚拟材料属性间的函数关系；虚拟材料属性包括弹性模量E、剪切模量G、泊松比υ、密度和虚拟层厚度；其中虚拟材料的弹性模量E、剪切模量G、泊松比υ均是关于螺栓作用力的影响半径的函数，而平均密度和虚拟材料厚度与接触半径无关，为确定值；步骤三、有限元法确定整体结构的频率响应：根据虚拟材料模型和接触压力的变化曲线，将栓接结合部等效为二层、三层或者多层虚拟材料，利用子结构耦合法建立整体结构的有限元模型，并进行动态响应分析，获得栓接结合部整体结构的频响函数。