考虑局域接触特征的栓接结合部动力学建模表征与参数辨识

• 作者: 刘江南 龙汪鹏 吕剑文 靳启航
• 来源期刊: 湖南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 栓接结合部 动力学模型 虚拟材料 神经网络 模态分析
• 年，卷（期）: 2024,（10）
• 所属期刊栏目: 机械工程
• 页码范围: 128-138
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.203179

摘要

目前关于栓接结合部动力学特性的非线性建模研究忽略了栓接处有效接触区域的影响，所建立的等效模型与结合部实际装配特征存在较明显的偏差.对此，提出一种考虑局域接触特征的栓接结合部动力学建模方法 .引入柱状正交非线性虚拟材料模型表征结合面在外载荷作用下表现出的柔性结合特征；通过建立虚拟材料微单元应力应变分析模型，基于最小势能原理和吉村允孝法，理论推导虚拟材料的物理参数计算方程；基于深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）建立栓接结合部接触区域的几何参数预测模型，实现栓接结合部不同接触状态与接触特性区域直径的非线性映射，最终建立具有结合部实际装配特征的栓接结合部动力学模型.以自由边界状态下的螺栓组连接钢板试件为实验测试对象，采用上述方法建立有限元仿真模型，将模态仿真与实验测试的结果进行对比，验证了模型的有效性和准确性.与未考虑局域接触特征的虚拟材料建模方法对比表明，该方法建立的模型在均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）综合评价指标上有明显提升.