连接结构的接触规律分析方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供连接结构的接触规律分析方法、装置、设备及存储介质，其中连接结构的接触规律分析方法包括：通过有限元分析方法建立连接结构模型；对连接结构模型施加预设的准静态载荷工况，对连接结构模型进行滑动分析；确定连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律、预紧力与摩擦系数对刚度退化的影响结果以及切向载荷作用下接触压强分布模型。通过上述方式，本发明专利技术提出了可用于连接结构节点刚度退化模型中、具有物理意义的理论模型，并根据滑动分析评估了建模的准确性；优化了计算过程，且模型的分析结果贴合实际情况。模型的分析结果贴合实际情况。模型的分析结果贴合实际情况。

【技术实现步骤摘要】
连接结构的接触规律分析方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及结构接触分析
，尤其涉及连接结构的接触规律分析方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]螺栓连接由于具备易加工、便拆装、承载高、可靠性好等诸多优点，在机械设备如航天航空、精密仪器、武器中具有广泛的应用。但是，螺栓连接改变了机械装配结构的连续性，由于在连接界面存在接触以及不同的抗拉、抗压刚度，使得螺栓连接结构的动力学特性表现出复杂的非线性特征。
[0003]对于螺栓结构的退化研究，主要存在三种技术路线：理论建模、实验、数值计算。理论建模主要包括统计求和模型、接触分形模型和唯象模型。统计求和模型是建立在微凸体分布和赫兹接触假设的基础上，主要有GW、CEB、KE、BKE模型等。接触分形模型是建立在统计自仿射特征的基础上，主要代表为W
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M模型。唯象模型是螺栓连接分析的重要研究方法，其中包括Iwan模型、LuGre模型、Valanis模型等。唯象模型能够以简单的形式表示连接的非线性特征，本构模型能够从微观机理出发给出更好的物理解释。但二者在当前阶段均存在局限性如唯象模型缺乏物理含义，仅是针对物理现象的拟合理论。本构模型的基础是大量的简化假设，由于物理基础理论发展的局限性，给本构模型建模带来了很大的困难。
[0004]实验研究主要根据数据的测量方法分类为间接法和直接法，主要有Gaul实验、Resor实验、Zhao实验、Eriten实验等。数值分析方法主要分为时域分析和频域分析方法，如中心差分法、Runge
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Kutta法、Newmark法、Wilson
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法和Houblt法和谐波平衡法等。目前的实验和数值计算都比较复杂，尚未出现能满足螺栓退化研究的理论建模和实验设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供连接结构的接触规律分析方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中理论模型缺乏物理意义、实验设计复杂的缺陷，实现连接结构接触规律的实际且有效的分析。
[0006]本专利技术提供一种连接结构的接触规律分析方法，包括：通过有限元分析方法建立连接结构模型；对连接结构模型施加预设的准静态载荷工况对连接结构模型进行滑动分析；确定连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律、预紧力与摩擦系数对刚度退化的影响结果以及切向载荷作用下接触压强分布模型。
[0007]根据本专利技术提供的一种连接结构的接触规律分析方法，对连接结构模型施加预设的准静态载荷工况，包括：确定连接结构模型的预设预紧载荷和预设切向位移载荷。
[0008]根据本专利技术提供的一种连接结构的接触规律分析方法，确定连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律，包括：通过椭圆方程来表达接触面积的变化规律，其中，椭圆方程的长短轴分别呈现线性和非线性的变化规律。
[0009]根据本专利技术提供的一种连接结构的接触规律分析方法，确定预紧力与摩擦系数对
刚度退化的影响结果，包括：由大到小设置多组摩擦系数，并分别计算每组摩擦系数对连接结构预紧结构动力学性能退化的影响；其中，连接结构的两个界面的摩擦系数对于刚度退化具有不同的影响；由小到大设置多种预紧力，并分别计算每种预紧力情况下连接结构预紧结构动力学性能退化结果；其中，预紧力的增大会导致连接结构的一个界面的刚度在粘滞段和微观滑移段增大，连接结构的另一个界面的刚度在粘滞段和微观滑移段减小，宏观滑移段增大。
[0010]根据本专利技术提供的一种连接结构的接触规律分析方法，确定切向载荷作用下接触压强分布模型，包括：根据接触压强在外载荷加载下与夹角θ的相关性，建立接触压强分布模型，其中，θ∈[0,π/2]区间云图通过x轴和y轴对称后得到连接结构整个接触面的压强分布。
[0011]根据本专利技术提供的一种连接结构的接触规律分析方法，通过有限元分析方法建立连接结构模型，包括：根据连接结构的类型建立连接结构模型，其中，连接结构模型包括带螺纹的实体螺栓模型、不带螺纹的实体螺栓模型和MPC与梁单元的螺栓简化模型。
[0012]本专利技术还提供一种连接结构的接触规律分析装置，包括：连接结构模型模块，用于通过有限元分析方法建立连接结构模型；准静态载荷模块，用于对连接结构模型施加预设的准静态载荷工况，对连接结构进行滑动分析；分析结果模块，用于确定连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律、预紧力与摩擦系数对刚度退化的影响结果以及切向载荷作用下接触压强分布模型。
[0013]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种连接结构的接触规律分析方法。
[0014]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种连接结构的接触规律分析方法。
[0015]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种连接结构的接触规律分析方法。
[0016]本专利技术提供的连接结构的接触规律分析方法、装置、设备及存储介质，通过有限元分析方法建立连接结构模型，对连接结构模型施加预设的准静态载荷工况；确定连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律、预紧力与摩擦系数对刚度退化的影响结果以及切向载荷作用下接触压强分布模型，从而获得连接结构的接触规律分析结果。通过上述方式，通过有限元分析方法建立具有物理意义的理论模型，可用于连接结构节点刚度退化模型中；通过滑动分析可评估建模方法的准确性；最后基于连接结构模型分析了连接结构的接触规律，进一步优化了计算过程，且模型的分析结果贴合实际情况，对于连接结构的理论建模和实验设计具有重要意义。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术连接结构的接触规律分析方法一实施例的流程示意图；
[0019]图2是本专利技术螺栓尺寸一实施例的示意图；
[0020]图3是本专利技术螺栓的螺纹轮廓一实施例的示意图；
[0021]图4(a)是本专利技术力
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位移曲线一实施例的示意图；
[0022]图4(b)是切向刚度变化曲线一实施例的示意图；
[0023]图5(a)是本专利技术螺栓预紧结构受力分析的示意图；
[0024]图5(b)是本专利技术螺栓基于界面的刚度分解示意图；
[0025]图6是本专利技术五种摩擦力情况下的螺栓预紧结构动力学性能退化的归一化曲线图；
[0026]图7是本专利技术五种预紧力情况下的螺栓预紧结构动力学性能退化的归一化曲线图；
[0027]图8是本专利技术连接结构的接触规律分析装置一实施例的结构示意图；
[0028]图9是本专利技术电子设备一实施例的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连接结构的接触规律分析方法，其特征在于，包括：通过有限元分析方法建立连接结构模型；对所述连接结构模型施加预设的准静态载荷工况，对所述连接结构模型进行滑动分析；确定所述连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律、预紧力与摩擦系数对刚度退化的影响结果以及切向载荷作用下接触压强分布模型。2.根据权利要求1所述的连接结构的接触规律分析方法，其特征在于，所述对所述连接结构模型施加预设的准静态载荷工况，包括：确定所述连接结构模型的预设预紧载荷和预设切向位移载荷。3.根据权利要求1所述的连接结构的接触规律分析方法，其特征在于，确定所述连接结构模型的接触边界和接触状态的变化规律，包括：通过椭圆方程来表达所述接触面积的变化规律，其中，所述椭圆方程的长短轴分别呈现线性和非线性的变化规律。4.根据权利要求1所述的连接结构的接触规律分析方法，其特征在于，确定预紧力与摩擦系数对刚度退化的影响结果，包括：由大到小设置多组摩擦系数，并分别计算每组摩擦系数对所述连接结构预紧结构动力学性能退化的影响；其中，所述连接结构的两个界面的摩擦系数对于刚度退化具有不同的影响；由小到大设置多种预紧力，并分别计算每种预紧力情况下所述连接结构预紧结构动力学性能退化结果；其中，预紧力的增大会导致所述连接结构的一个界面的刚度在粘滞段和微观滑移段增大，所述连接结构的另一个界面的刚度在粘滞段和微观滑移段减小，宏观滑移段增大。5.根据权利要求1所述的连接结构的接触规律分析方法，其特征在于，确定切向载荷作用下接触压强...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，王盛凹，徐子剑，吕松泽，李跃，马德胜，昂康，陈杰生，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：