[发明专利]一种考虑不确定性的螺栓连接结合面刚度识别方法

摘要

本发明涉及一种考虑不确定性的螺栓连接结合面刚度识别方法，包括如下步骤：S1、根据被连接件和螺栓连接件的几何参数和材料参数建立螺栓连接结构有限元模型；S2、对不同预紧力矩下螺栓连接结构进行模态试验，获得结构区间不确定性模态参数，即得到试验模态参数区间；S3、在螺栓连接结构的有限元模型基础上，构造薄层单元材料参数与结构动态特性之间的响应面模型；S4、结合响应面模型与蒙特卡洛方法，得到计算模态参数区间；S5、根据试验模态参数区间和计算模态参数区间构造目标函数，识别结合面薄层单元材料参数的区间，实现薄层单元等效的螺栓连接结构有限元模型。解决工程中螺栓连接结构数值模拟中结合面刚度不确定性的问题。

主权项

1.一种考虑不确定性的螺栓连接结合面刚度识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据被连接件和螺栓连接件的几何参数和材料参数建立螺栓连接结构有限元模型，所述有限元模型中结合部的结合面采用各向同性材料的薄层单元模拟，即采用薄层单元描述结合面的刚度；S2、对不同预紧力矩下螺栓连接结构进行模态试验，获得结构区间不确定性模态参数，即得到试验模态参数区间；S3、在螺栓连接结构的有限元模型基础上，构造薄层单元材料参数与结构动态特性之间的响应面模型；包括如下步骤：S31、设定薄层单元的材料参数初始值，设定原则为：一、靠近螺栓的区域，薄层单元材料参数的数量级应与螺栓的材料参数数量级相同；二、 远离螺栓区域的薄层单元材料参数数量级小于靠近螺栓区域；采用全因子设计进行试验设计薄层单元的材料参数取值范围；S32、选取二次多项式建立响应面模型，并在拟合响应面待定系数前需对材料参数进行归一化；另外，采用模态置信度MAC匹配计算振型与试验振型，以保证计算结果与试验模态阶次一一对应；S33、在构造响应面模型之后，采用复相关系数R2检验响应面模型的精度，若精度满足要求则能用于不确定性材料参数识别；若精度不满足要求，则重新构造响应面模型；R2取值区间为[0, 1]，越接近于1说明误差越小，即替代模型越准确；若R2等于1，说明样本点全部落在响应面模型所确定的曲面上；S4、结合响应面模型与蒙特卡洛方法，得到计算模态参数区间；S5、根据试验模态参数区间和计算模态参数区间构造目标函数，识别结合面薄层单元材料参数的区间，实现薄层单元等效的螺栓连接结构有限元模型。