基于状态空间理论的螺栓连接结构应力/位移场计算

摘要

分析装配体应力/位移场是预测装配体机械性能、实施结构及装配工艺优化的基础,而结构不连续性导致难以建立统一的应力函数,从而难以获取装配体应力/位移场解析解.考虑应为/位移在装配体结构中传递特征,状态空间法与弹性力学理论相结合,以法向载荷作用下的螺栓连接结构为研究对象,提出一种装配体结构应力/位移分层映射与计算模型,该模型将装配体划分为层状结构,根据装配体中不同位置结构及材料的连续性/不连续性设置层间约束条件;考虑螺栓孔边界特征,基于Fourier-Bessel级数构建状态方程表达每层输入-输出变量映射关系;将薄层力学特征传递规律线性化,基于状态方程累积获取任意薄层状态向量与作用载荷间的关系.最后结合实例计算螺栓连接结构各位置应力/位移分布,以及结合面压力分布,并与试验数据、有限元分析数据相比较,计算结果表明该方法是一种快速获取不连续结构应力/位移场的有效方法.