非线性螺栓连接结构建模及辨识

摘要

螺栓连接已被广泛应用于航空航天工程领域。如果在结构动力学建模过程中忽略螺栓连接的影响，则建立的模型和实验测试的结果将可能存在显著误差，此问题在强激励或大运动幅度条件下表现得尤为突出。然而，由于螺栓连接的非线性和复杂性，如何建立其精确动力学模型依然是一个极具挑战性的课题。本文主要开展非线性螺栓结构的建模与辨识研究工作，其主要内容和结果如下：
　　1.针对两自由度非线性边界系统，分别采用Bouc-Wen和Va lan is模型进行了非线性建模和参数辨识。
　　2.针对螺栓连接梁结构进行振动测试，发现该结构的动力学特性在小激励力条件下是近似线性的，而在强激励力下则呈现出非线性特征。为此，采用Va lan is模型分别模拟梁装夹边界和螺栓连接处的非线性特性，建立了螺栓连接梁结构的有限元模型。在此基础上，利用小激励条件下实验数据辨识了螺栓连接梁的等效线性材料参数，并利用大幅激励下的实验结果对 Va lan is模型参数进行了辨识。通过比较在其它激励力下有限元模型和测试实验的结果，验证了该建模和辨识方法的有效性。
　　3.以多螺栓连接铝蜂窝板结构为对象，开展了有限元建模和参数辨识研究。有限元建模时，将铝蜂窝板等效成各向同性均质的薄板，将螺栓连接界面等效成双线性弹塑性材料的薄层。在此基础上，利用小激励幅值的实验测试数据对铝蜂窝板的等效材料参数进行辨识，并利用大幅激励下的实验结果对薄层单元非线性材料参数进行了辨识。最后，通过比较在其它激励力下有限元模型和测试实验的结果，验证了该建模和辨识方法的有效性。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1. 1 引言

1. 2 螺栓连接结构的研究概况

1. 3 本文研究内容与结构安排

第二章 螺栓连接建模与辨识理论

2. 1 常见非线性类型

2. 2 描述函数法

2.3 Iwan模型

2. 4 Bo uc-Wen模型

2. 5 Valanis模型

2. 6 薄层单元法

2. 7 小结

第三章 螺栓连接梁建模与辨识

3. 1 螺栓连接梁实验系统介绍

3. 2 基于Valanis模型的非线性建模及辨识

3. 3 小结

第四章 螺栓连接铝蜂窝板结构建模与辨识

4. 1 有限元建模

4. 2 实验测试

4. 3 参数辨识

4. 4 小结

第五章 总结

5. 1 本文主要的工作与贡献

5. 2 未来工作的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文