本文關(guān)鍵詞：螺栓聯(lián)接對發(fā)動機(jī)機(jī)匣拉伸剛度的影響研究

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【摘要】：航空發(fā)動機(jī)各段機(jī)匣之間主要通過螺栓來相互聯(lián)接,螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性對整個(gè)飛機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。螺栓聯(lián)接面的多重非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度的不連續(xù)和非線性,使機(jī)匣結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題變?yōu)檠芯康谋∪醐h(huán)節(jié)。預(yù)緊力、載荷、振動、松弛、疲勞及螺栓自身結(jié)構(gòu)等都會影響發(fā)動機(jī)的性能與可靠性。一般采用理論、有限元和試驗(yàn)的方法來揭示螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)在力學(xué)環(huán)境下,接合面上接觸壓力、摩擦狀態(tài)及載荷傳遞的變化情況。為聯(lián)接結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的分離、密封失效、磨損等提供損傷識別和健康監(jiān)測依據(jù)。本文借助ANSYS軟件,對某機(jī)匣的縱向安裝邊的螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模。將有限元模型進(jìn)行不同方式的處理,比較固有頻率的計(jì)算與試驗(yàn)誤差值,最終采用摩擦接觸設(shè)置的模型進(jìn)行本文的數(shù)值模擬,即通過預(yù)緊力單元和接觸對的創(chuàng)建來模擬實(shí)際的接觸。研究了結(jié)構(gòu)在預(yù)緊力作用下各幾何參數(shù)對螺栓拉伸剛度的影響。借助能量理論定性研究了螺栓拉伸剛度隨預(yù)緊力和軸向載荷的變化。為了研究預(yù)緊力和外載荷對螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)動力特性的影響,采用錘擊法完成試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析,獲取結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型以及頻響函數(shù)。由于試件的加工誤差和試驗(yàn)時(shí)夾持條件的限制,計(jì)算與試驗(yàn)測得的頻率誤差很大,采用參數(shù)型修正方法對有限元模型進(jìn)行幾何尺寸和邊界條件的修正,修正后誤差均小于5%,滿足精度要求。為了定量的研究預(yù)緊力和軸向載荷共同作用對螺栓拉伸剛度的影響,根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特性提出等效模型,給出拉伸剛度求解公式。對平面應(yīng)變問題的單螺栓結(jié)構(gòu)和多螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu),數(shù)值模擬結(jié)果和剛度公式求得的解析解吻合的很好,說明該等效模型用于螺栓拉伸剛度的求解具有較好的精度。對多螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行懸臂狀態(tài)下的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析,從試驗(yàn)的角度驗(yàn)證了等效模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu) 拉伸剛度 模態(tài)分析 模型修正 等效模型
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V231
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)的剛度研究10-11
• 1.2.2 螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究11-12
• 1.2.3 模型修正技術(shù)12-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 2 螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)剛度的理論與試驗(yàn)基礎(chǔ)14-25
• 2.1 預(yù)緊力與預(yù)緊力矩的關(guān)系14-15
• 2.2 螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)受力分析15-17
• 2.3 試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析17-24
• 2.3.1 模態(tài)分析理論17-20
• 2.3.2 試驗(yàn)裝置與數(shù)據(jù)采集20-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 幾何尺寸對螺栓拉伸剛度的影響25-42
• 3.1 有限元模型的建立25-30
• 3.1.1 幾何參數(shù)及網(wǎng)格劃分25-27
• 3.1.2 螺栓預(yù)緊力簡化模型的選取27-30
• 3.2 幾何尺寸對拉伸剛度的影響30-38
• 3.3 幾何尺寸對固有頻率的影響38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 外載荷對螺栓拉伸剛度的影響研究42-62
• 4.1 模型修正42-49
• 4.1.1 幾何尺寸的修正44-47
• 4.1.2 邊界條件的修正47-49
• 4.2 定性研究49-53
• 4.2.1 能量理論50-52
• 4.2.2 數(shù)值算例52-53
• 4.3 定量研究53-58
• 4.3.1 等效模型53-55
• 4.3.2 數(shù)值算例55-58
• 4.4 試驗(yàn)驗(yàn)證58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況67-68
• 致謝68-69

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 欒宇;航天器結(jié)構(gòu)中螺栓法蘭連接的動力學(xué)建模方法研究[D];大連理工大學(xué);2012年

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本文編號：588191