基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法.pdf

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1、第2期机械设计与制造2015年2月MachineryDesign&Manufacture基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法安伟伟，郭垒，龚卓蓉(1．北京交通大学机电学院，北京100044；2．中国铁道科学研究院机车车辆研究所，北京100081)摘要：采用LMSTest．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ANSYSWorkbench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

2、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lO％vX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。关键词：螺栓结合部；模态实验；模态分析；动刚度中图分类号：TH16；TH113；TB123文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)02—0001—03IdentificationMethodoftheNormalDynamicStifnessofFixedJointsBasedo

3、ntheModaJTestANWei—wei，GUOLei2，GONGZhuo-rong(1．SchoolofMechanical，ElectronicandControlEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China；2．Locomotive&CarResearchInstitute，ChinaAcademyofRailwaySciences，Beijing100081，China)Abstract：／tintroducesthemod

4、alanalysistestonboltjointsbyusingLMSTest．Lab，andsixnaturalfrequenciesandvibrationshapesogeobtained，whichaceused∞areferenceofmodalanalysisinfiniteelementsimulation．TheparametersofthespringsacesetandmodalanalysiscalculatedbyusingANSYSWorkbench，thensixorderv

5、ibrationmodeandnaturefrequenciesalecalculated．Thedynamicstiffnessoftheboltjointsaleidentified啦，comparingtheresultsofthesimulationcalculationsandtheexperimentalresults．Whentheboltspre—tighteningtorqueis55N。m，comparisonoftherecognitionresultsandtheexperimem

6、alresults(errorwithin10％)provesthecorrectnessofthemethod~Theidentifcationmethodhas劬precisionandsimpleidentifcationprocess，whichprovidesanideaofsolvingdynamicstiffnessfortheboltjointsinmechanicalstructure．’KeyWords：BoltJoints；ModalTest；ModalAnalysis；Dynami

7、cStifness1引言动的模态振型，并通过动力学参数和频响函数辨识出结合部的动态参数。文献睬用参数辨识的方法求出不同预紧力下结合部的螺栓连接在机械结构中很常见，当有外加复杂动载荷作用在切向刚度。文献[嗵过使用简单的螺栓结合部分析模型，进行了螺栓连接的构件上时，结合部会表现出复杂的动态特陛，影响整个噪声存在情况下结合部参数的辨识。文献l11]基于频响函数的测结构件的动态性能_】1。有研究表明机械结构的振动问题有60％以试，利用子结构的概念对结合部进行参数辨识。缺少对噪声的考上源自结合部，因此，螺栓结合部动

8、态刚度的研究已成为国内外学者关注的热点。文献[3-61~用微观解析法对结合部进行了大量研虑，结果存在误差。文献[·2提出了理想结合面，即整个面的结合面究，基于接触分形理论提出了接触面的法向接触刚度模型，并通过压是相等的，接触点是均匀分布的，并且接触点有相同的动态特实验建立了单位结合面法向与切向特l生参数表达式。文献噬于分性。该理想结合面适合与任何情况(不同材料，预紧力，粗糙度，结形模型通过把结合部等效为虚拟介质，采用微观解析法