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螺纹连接是结构的薄弱部位,直接影响结构的可靠性,及时准确的监测螺纹连接状态对保障整机的正常运行具有重要意义。螺纹连接结构的动力学特性与连接结构的状态密切相关,研究连接结构的动力学特性可以为结构连接状态辨识和失效预警提供依据。本文从以下几个方面进行了研究:
首先基于动力学分析理论以及有限元研究方法利用大型有限元分析软件ANSYS初步建立了螺纹连接结构的有限元模型并进行了预应力模态分析,在初步了解理论模态的基础上完成了结构的试验模态分析,并将仿真结果与试验结果对比,在此基础上修正了有限元模型使之与试验结果吻合;
其次建立了含有接触单元、预紧单元等非线性单元的有限元模型,并对其进行了不同预紧状态下随激励频率及激励强度变化的非线性有限元分析,同时对不同预紧状态下的实体模型进行了试验动力学响应分析,将仿真响应信号与试验响应号在特征幅值、加速度差值、差值能量比方面对比并修正了有限元模型,验证了仿真动力学响应信号随预紧力矩变化的规律以及有限元模型的可靠性,为下一步非线性接触分析提供了依据;
最后在预应力瞬态动力学分析基础上进行了结构的非线性接触分析,分析了在不同预紧状态下接触间隙、接触状态的变化规律。
螺纹连接结构的动力学特性的有限元仿真分析对螺纹连接结构的试验研究以及螺纹连接状态辨识与故障诊断具有一定的指导意义。