發(fā)布時間：2023-03-21 17:56

　　大量復雜結構系統(tǒng),例如航空發(fā)動機、飛行器、車輛和武器系統(tǒng)等是由不同的零部件組合而成的。以武器系統(tǒng)為例,其由戰(zhàn)斗部、動力裝置、制導系統(tǒng)和彈體四大部件組成,各部件由種類繁多的零件組成。零件與零件、零件與部件、部件與部件之間通過不同的連接結構進行組合裝配,形成系統(tǒng)。在外力作用下,連接接觸部位復雜的微、宏觀滑移現(xiàn)象會對系統(tǒng)整體力學行為產生顯著的影響,造成結構系統(tǒng)剛度非線性,引起結構阻尼,并產生能量耗散。已有研究表明,由連接接觸滑移所引起的能量耗散是結構阻尼的重要來源,占到整體阻尼的90%。在復雜的組合工程結構系統(tǒng)動力學分析中,采用直接數(shù)值模擬(DNS,direct numerical simulation)方法往往會受到計算規(guī)模和時間步長的限制而不可行。例如,航空發(fā)動機整體具有米級尺度,而有效描述連接力學行為的單元為10-5米級尺度;另一方面,達到穩(wěn)態(tài)響應需要數(shù)秒的計算時長,顯式時間步長將在納秒量級。綜合這兩方面的因素可知,問題的規(guī)模和總時步將異常龐大而使計算無法進行下去。因此,開展連接接觸非線性特性研究,建立描述其非線性力學行為的理論模型,有效降低這類問題的求解規(guī)模和總計算時步,具有重要的意...

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 連接接觸界面非線性力學行為
    1.3 連接接觸模型
        1.3.1 準靜態(tài)摩擦模型
        1.3.2 動態(tài)摩擦模型
        1.3.3 連接接觸本構模型
    1.4 連接結構數(shù)值計算
    1.5 連接結構實驗研究
    1.6 本文的主要研究內容
2 平板搭接結構能量耗散特性研究
    2.1 引言
    2.2 平板塔接結構能量耗散力學模型
        2.2.1 Goodman能量耗散模型
        2.2.2 修正摩擦能量耗散模型
    2.3 接觸有限元方法
        2.3.1 接觸問題的約束描述
        2.3.2 罰函數(shù)法增量有限元方程
        2.3.3 Lagrange乘子法增量有限元方程
    2.4 算例分析
        2.4.1 接觸算法對計算結果的影響
        2.4.2 庫侖摩擦模型計算
        2.4.3 修正摩擦模型計算
    2.5 本章小結
3 非均勻密度函數(shù)的六參數(shù)Iwan模型
    3.1 引言
    3.2 Iwan模型
    3.3 六參數(shù)非均勻密度函數(shù)
    3.4 六參數(shù)Iwan模型力-位移關系
        3.4.1 骨線方程
        3.4.2 微觀滑移卸載方程
        3.4.3 宏觀滑移卸載方程
    3.5 六參數(shù)Iwan模型能量耗散
    3.6 本章小結
4 六參數(shù)Iwan模型的參數(shù)辨識與離散化方法研究
    4.1 引言
    4.2 六參數(shù)Iwan模型參數(shù)辨識方法
    4.3 六參數(shù)Iwan模型離散化方法
        4.3.1 基于位移的算術級數(shù)離散方法
        4.3.2 基于位移的幾何級數(shù)離散方法
        4.3.3 基于剛度的算術級數(shù)離散方法
        4.3.4 基于剛度的幾何級數(shù)離散方法
    4.4 算例分析
    4.5 本章小結
5 螺栓連接結構實驗研究
    5.1 引言
    5.2 扭力校核預實驗
    5.3 遲滯回線預實驗
    5.4 準靜態(tài)實驗
        5.4.1 表面粗糙度的影響
        5.4.2 螺栓預緊力矩的影響
        5.4.3 螺栓排布方式的影響
        5.4.4 螺栓連接結構力-位移關系
    5.5 BMD振動實驗
        5.5.1 表面粗糙度的影響
        5.5.2 螺栓預緊力矩的影響
        5.5.3 螺栓排布方式的影響
    5.6 本章小結
6 含螺栓連接結構的薄壁圓筒動力學特性研究
    6.1 引言
    6.2 薄壁圓筒實驗裝置
    6.3 薄壁圓筒動力學實驗研究
        6.3.1 正弦掃頻實驗
        6.3.2 定頻激勵實驗
    6.4 薄壁圓筒有限元數(shù)值模擬
    6.5 本章小結
7 六參數(shù)Iwan模型適用性研究
    7.1 引言
    7.2 修正摩擦模型數(shù)值計算結果表征
        7.2.1 修正摩擦模型有限元數(shù)值計算
        7.2.2 基于修正摩擦模型算例的參數(shù)辨識
        7.2.3 基于修正摩擦模型算例的離散化數(shù)值計算
    7.3 連接結構實驗研究結果表征
        7.3.1 微觀滑移情況的參數(shù)辨識
        7.3.2 宏觀滑移情況的參數(shù)辨識
        7.3.3 基于連接結構實驗的離散化數(shù)值計算
    7.4 本章小結
8 結論
    8.1 全文總結
    8.2 論文創(chuàng)新點
    8.3 研究展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3767025