振动环境中螺栓连接结构迟滞特性研究
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摘要
螺栓连接是各类机械产品最常见的连接形式,用于传递载荷和固定部件。振动环境中,螺栓连接处会发生冲击、滑移、粘着滑移和全粘着接触等形式,造成了结构系统的刚度非线性,并引起阻尼,从而使结构系统在振动环境中伴随有迟滞非线性特征。为探索螺栓连接结构的迟滞非线性行为,揭示接触变形机制和动态特性规律,从微观接触机理出发,通过对接触表面的表征,利用统计学方法建立振动环境中螺栓连接结构迟滞非线性模型和能量耗散模型,并将该模型与Mindlin模型进行比较,验证所建模型的正确性。通过分析表面粗糙度、切向载荷和能量耗散之间的关系,结果表明:当螺栓连接结构受到外界载荷作用时,会产生复杂的摩擦和滑移行为,从而产生能量耗散,对于同一接触表面,螺栓连接结构随着量纲一切向载荷、切向位移量的增加,量纲一能量耗散随之非线性递增;对于不同机械加工表面,若切向载荷或切向变形量一定时,能量耗散的递增速率与表面粗糙度成正比。
引文