振动环境下螺栓连接结构的HHT分析.pdf

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1、第11期机械设计与制造2013年l1月MachineryDesign&Manufacture161振动环境下螺栓连接结构的HHT分析张永娟，曾国英，赵登峰，权玉(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)摘要：首先通过搭建螺栓连接结构振动实验系统，利用LABVIEW编程对螺栓连接结构进行随机激励，并且对振动环境下螺栓连接结构的响应信号进行采集保存，再利用Matlab编程进行希尔伯特黄变换(HHT)分析，得到振动环境下不同预紧力的螺栓连接结构响应信号的Hilbert边际谱图，反映了随着预紧力的变化螺栓连接结构的频率变化情况；最后将边际谱图与傅里叶频谱图进行对比，说明由于

2、螺栓连接结构的非线性特征，选用自适应的HHT对振动环境下螺栓连接结构进行分析更加准确。关键词：振动环境；螺栓连接结构；希尔伯特黄变换；HUbert边际谱中图分类号：TH16；TK413．3+2文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)11-0161—03HHTAnalysisofBoltJointsinVibrationEnvironmentZHANGYong-juan，ZENGGuo-ying，ZHAODeng-feng，QUANYu(SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SouthwestUniversityofSc

3、ienceandTechnology，SichuanMianyang621010，China)Abstract：Theboltjointsstructurevibrationexperimentsystemwasbuilt，thenusingLABVIEWprogrammingtoexcitetheboltjointsstructureandcollectandpreservethevibrationresponsesigna1．TheHilbe~-Huangtransform(HHT)／sproposedtoanalyzetheresponsesign~offl~boltjoi

4、ntsstructureinvibrationenvironmentbyMatlab．TheHilbertmarginalspectrumunderdiferentpeforcewere,obtainedandshowedthefrequencychangesofboltjointsstructurewithdiferentpeforce．ThecomparisonofHilbertmarginalspectrumandFourierspectrumshowednonlinearcharacteristicsofboltjointsstructureandtheusingadap

5、tiveHHTtoanalyzeboltjointsstructureundervibrationenvironmentismoresuitable．KeyWords：VibrationEnvironment；BoltJointsStructure；Hilbert-HuangTransform；HiibertMarginalSpectrum出的一种信号分析方法，它从根本上摆脱了傅里叶变换的束缚，1引言是一种更具适应性的时频变换方法体系。采用HHT对振动环境机械装配中的连接形式繁多，包括断面紧度配合连接、螺栓下螺栓连接结构进行分析。连接、销连接、焊接、胶结等【】1。其中，螺栓连接结

6、构应用最为广泛，且为机械设备中较为薄弱的部位。尤其是在振动环境下，会导致2HHT原理连接部位应力松弛和局部变形，进而导致连接松动和滑移日，从而非平稳信号作HHT时m，首先通过经验模态分解(EMD)方导致系统结构在不同的动载荷下出现一定的非线性特性。近年来法进行有效的分解，得到一系列固有模函数(IMF)，然后对每一众多学者对螺栓连接的特性进行了研究。文献田提出了非线性模个IMF通过Hilbert变换得到其瞬时频率和瞬时幅值，进而得到其态的定义和构造方法，并用有限元方法进行了非线性模态分析的Hilbert边际谱。EMD方法是一种自适应的信号分解方法，它认为任初步研究，并由文献【锵其推

7、广到分段线性系统；文献目采用数值何复杂的时间序列都是由一些相互不同的、简单的、并非正弦函数仿真和实验相结合的方法，研究振动环境中螺纹连接松动过程的的固有模态函数组成。其本质是对信号进行平稳化处理，将信号中动力学响应特性，寻求能提前预警螺纹联接失效的特征量；文献嘲不同尺度的波动或趋势逐级分解开来，产生一系列具有不同特征尺较深入地讨论了螺栓连接的非线性特性对振动响应参数的影响。度的数据序列，每—个序列称为固有模态函数(IMF)分量。因此，它由于振动环境下螺栓连接结构的复杂性和非线性，