螺栓联接结构振动特性有限元分析方法的研究
空冷岛阵列式布置风筒结构振动现场测试与分析
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald16DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.01.016空冷岛阵列式布置风筒结构振动现场测试与分析杨彦君1 何亚刚2 张焱1 周峰3 姚坤4(1.神华神东电力公司店塔电厂 陕西神木 719316；2.中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司 陕西西安 710032；3.北京电联天时振动技术有限公司 北京 100142；4.哈尔滨沃华智能发电设备有限公司 黑龙江哈尔滨 150001)摘 要：针对某电厂2×660MW机组空冷岛风筒及下部防护网连接螺栓出现大量断裂和脱落的原因，本文从其产生机理、振动特征和现场处理等方面进行了系统地分析与研究。
首先采用有限元分析的方法对高强度螺栓疲劳荷载作用下的受力机理进行了研究，并进行了现场的振动测试，进行振动响应与频谱分析，针对分析结果，提出了符合现场实际的处理措施。
研究结果显示，治理后空冷单元的振动指标均达到了优良水平，并且作用在大刀板承重挂耳螺栓处的剪力基本消除。
本文的研究成果可为同类型故障的现场分析处理提供参考。
关键词：空冷岛 风筒 螺栓断裂 疲劳载荷 振动机理中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)01(a)-0016-02Abstract: In this paper, for the large number of fractures and falling off of tuyere of the aircooled island and the lower protective net connecting bolts of 2×660MW unit of a power plant, the mechanism, vibration characteristics and on-site treatment are systematically analyzed and studied. Firstly, the stress mechanism of high strength bolts under fatigue load is studied by using finite element analysis method, and the field vibration test is carried out. The vibration response and frequency spectrum analysis are carried out. According to the analysis results, the treatment measures which are in line with the actual situation are put forward. The results show that the vibration index of air cooled island after treatment has reached a good level, and the shear force acting on the bearing ear bolt of large cutter board has been basically eliminated. The research results can provide reference for on-site analysis and processing of the same type of faults.Key Words: Air cooled island; Tuyere; Bolt fracture; Fatigue load; Vibration mechanism1 需求分析某电厂2×660MW机组空冷岛按2台机组设置，形成两个独立结构单元。
钢结构有限元分析及其振动稳定性研究
钢结构有限元分析及其振动稳定性研究一、引言随着经济的不断发展，越来越多的建筑采用钢结构，因其具有轻量化、强度高、施工快等优点。
然而，钢结构在运行过程中会受到各种载荷的作用，如地震、风荷载等，这些作用会导致结构发生变形、振动、破坏等问题。
因此，了解钢结构的有限元分析方法及其振动稳定性是建筑设计、结构分析等领域的重要研究方向。
本文将介绍钢结构的有限元分析方法及其振动稳定性研究进展。
二、钢结构有限元分析有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种广泛应用于各种工程领域的分析方法。
它将复杂的结构分为有限数量的小元素，然后利用微积分的方法求解每个小元素的行为，最后通过计算机模拟得出整个结构的力学行为。
具体来说，钢结构的有限元分析可以分为以下几个步骤：1、建模：将结构分为小元素，指定边界条件（如支座、荷载等），生成网格模型。
2、材料属性：指定结构材料的性质，如弹性模量、泊松比、密度等。
3、加载：通过加载外力，如重力、风荷载、地震等载荷，对结构进行求解。
4、求解：利用有限元方法求解每个小元素的位移、应变、应力等力学参数。
5、结果分析：对求解的结果进行分析，如结构的刚度、变形、应力等。
三、钢结构振动稳定性研究当钢结构受到一定载荷时，其会发生振动，并产生共振现象。
共振现象会使结构受到更严重的损伤，进而导致其破坏。
因此，钢结构振动稳定性的研究是十分重要的。
1、振动特性分析钢结构振动特性主要包括固有频率、固有振型、振动模态等。
其中，固有频率是指在没有其他力作用时，结构自然发生振动的频率；固有振型是指在固有频率下，结构的振动形态；振动模态是指结构以不同固有频率发生振动的状态。
通过有限元建模，可以可靠地预测结构的振动特性。
利用仿真技术，可以对结构在不同载荷下的振动特性进行分析，从而为结构设计和改进提供依据。
2、振动稳定性分析当结构发生振动时，就要考虑其振动稳定性。
在某些条件下，结构振动会变得不稳定，导致结构失稳。
有限元分析小论文
有限元分析小论文有限元分析是一种基于数值计算的工程分析方法，用于研究结构在外载荷作用下的应力、变形、振动等特性。
该方法通过将结构分割成有限个小元素，对每个小元素进行单独分析，再将各个小元素的结果组合起来得到整个结构的响应。
本文将从有限元分析的原理、应用和优缺点等方面进行论述。
有限元分析的原理是以连续体的离散为基础，将结构分割成很多小单元，每个小单元的物理特性可以通过有限个参数进行描述。
然后，根据力的平衡关系和物体运动学等基本理论，可以得到每个小单元的受力和运动情况。
最后，将所有小单元的受力和运动结果组合起来，得到整个结构的响应。
有限元分析在工程领域有广泛的应用。
首先，它可以用于研究结构在静态或动态加载下的应力和应变分布情况。
例如，在计算机辅助设计中，可以通过有限元分析预测结构在不同载荷下的变形情况，帮助工程师优化结构设计。
其次，有限元分析还可以用于模拟材料的行为和响应。
例如，在材料科学领域，可以通过有限元分析研究材料的强度、疲劳寿命等特性。
此外，有限元分析还可以用于求解流体力学、热传导等问题。
然而，有限元分析也存在一些局限性。
首先，该方法需要将结构分割成有限个小单元，因此分割的大小和形状会对结果产生影响。
如果分割不合理，可能导致结果不准确。
其次，有限元分析需要对结构的物理特性进行建模和输入，这对分析人员的经验要求较高。
最后，有限元分析的计算量较大，在分析大型结构时可能需要较长的计算时间。
综上所述，有限元分析是一种重要的工程分析方法，能够帮助工程师研究结构的响应和行为。
虽然该方法存在一些局限性，但它仍然是解决工程问题的一种有效工具。
随着计算机技术的不断发展，有限元分析的精度和效率也将进一步提高。
第七章结构振动的有限元分析
第七章结构振动的有限元分析第一节引言结构振动是指结构在外力的作用下发生的同步振动。
它在工程结构的设计和分析中具有重要的意义。
传统的结构振动分析方法主要有模态分析法和频域分析法。
近年来，随着计算机技术的发展，有限元方法在结构振动分析中的应用越来越广泛。
第二节有限元方法概述有限元方法是一种通过将连续结构离散化为有限个单元，并在每个单元内进行局部计算，然后将单元组装起来进行全局分析的一种方法。
有限元方法的基本思想是将连续体分解为有限个离散单元，通过求解每个单元的位移和应变，进而得到整个结构的力学行为和响应。
在结构振动分析中，有限元方法可以更准确地描述结构的边界条件和模态特性。
第三节有限元建模有限元建模是有限元分析的关键步骤之一、在有限元建模过程中，需要根据实际情况选择适当的单元类型和单元尺寸，并确定边界条件。
有限元建模的准确性直接影响到振动分析的有效性和准确性。
第四节模态分析模态分析是结构振动分析的常用方法之一、它可以通过求解结构的本征频率和本征振型，对结构进行全面的振动特性分析。
在有限元分析中，模态分析主要通过求解结构的特征值问题来实现。
第五节动力分析动力分析是结构振动分析的另一种常用方法。
与模态分析相比，动力分析能够更真实地反映结构在外力作用下的振动响应。
在有限元分析中，动力分析主要通过求解结构的动力方程来实现。
第六节振动问题的求解技巧与注意事项在进行结构振动的有限元分析时，需要注意一些技巧和问题。
首先，应正确选择结构的边界条件和单元类型，以保证分析结果的准确性。
其次，应注意振动问题的约束条件和模态解耦技巧，以简化计算过程。
此外，在求解动力方程时，还需要注意存在间接刚度法和直接刚度法两种不同的求解方法。
第七节结构振动的应用领域结构振动的有限元分析在工程领域中有着广泛的应用。
例如，在建筑工程中，可以用有限元分析来评估结构的自然频率和振动幅度，以确定结构的稳定性和耐久性。
在航空航天工程中，可以通过有限元分析来研究飞机的结构动态特性，并优化结构设计。
(完整)螺栓连接的有限元分析
1 概述螺栓是机载设备设计中常用的联接件之一.其具有结构简单,拆装方便,调整容易等优点,被广泛应用于航空、航天、汽车以及各种工程结构之中。
在航空机载环境下，由于振动冲击的影响,设备往往产生较大的过载，对作为紧固件的螺栓带来强度高要求。
螺栓是否满足强度要求，关系到机载设备的稳定性和安全性.传统力学的解析方法对螺栓进行强度校核，主要是运用力的分解和平移原理，解力学平衡方程，借助理论和经验公式，理想化和公式化.没有考虑到连接部件整体性、力的传递途径、部件的局部细节(如应力集中、应力分布)等等。
通过有限元法，整体建模，局部细化，可以弥补传统力学解析的缺陷.用有限元分析软件MSC。
Patran/MSC。
Nastran提供的特殊单元来模拟螺栓连接，过程更方便，计算更精确,结果更可靠。
因此，有限元在螺栓强度校核中的应用越来越广泛.2 有限元模型的建立对于螺栓的模拟，有多种模拟方法，如多点约束单元法和梁元法等。
多点约束单元法(MPC)即采用特殊单元RBE2来模拟螺栓连接.在螺栓连接处，设置其中一节点为从节点(Dependent），另外一个节点为主节点(Independent)。
主从节点之间位移约束关系使得从节点跟随主节点位移变化。
比例因子选为1，使从节点和主节点位移变化协调一致，从而模拟实际工作状态下，螺栓对法兰的连接紧固作用.梁元法模拟即采用两节点梁单元Beam,其能承受拉伸、剪切、扭转。
通过参数设置，使梁元与螺栓几何属性一致.本文分别用算例来说明这两种方法的可行性。
2.1 几何模型如图1所示组合装配体，底部约束。
两圆筒连接法兰通过8颗螺栓固定.端面受联合载荷作用。
图1 三维几何模型2。
2 单元及网格抽取圆筒壁中性面建模，采用四节点壳元(shell），设置壳元厚度等于实际壁厚。
法兰处的过渡圆弧处网格节点设置密一些，其它可以相对稀疏。
在法兰上下两节点之间建立多点约束单元（RBE2，算例1，图3）或梁元(Beam, 算例2,图4)来模拟该位置处的螺栓连接。
盘-盘螺栓连接结构模态频率分析
盘-盘螺栓连接结构模态频率分析赵丹;艾延廷;翟学;白彦【摘要】基于ANSYSWorkbench软件，采用层单元法和多点约束技术，模拟了盘一盘螺栓连接结构的螺栓预紧力，对其进行了模态分析，并与试验结果进行了比较。
研究表明：采用层单元法模拟螺栓预紧力的模态结果与试验结果吻合较好，为在预紧力作用下螺栓连接结构模态频率的有限元计算提供了1种有效方法。
%Based on ANSYS Workbench software, the boh preload of bolted plate-plate structure was simulated by cell elements and multi-point constraint technology. The modal analysis was conducted and compared with experimental results. The results show that the modal results agree well with the experiments. It provides an effective finite element method to calculate bolted joint structure with preloads.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2012(038)005【总页数】4页(P55-57,62)【关键词】螺栓预紧力;层单元;螺栓连接;多点约束;模态分析【作者】赵丹;艾延廷;翟学;白彦【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学院,沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】O241.82螺栓连接是航空发动机多级压气机和涡轮中常见的连接方式。
机械结构振动特性仿真与优化研究
机械结构振动特性仿真与优化研究随着科技的不断进步和应用的广泛发展，机械结构的振动特性仿真与优化研究成为了一个备受关注的领域。
机械结构的振动问题是工程中常见的问题之一，对于机械系统的稳定性和工作性能有着重要的影响。
因此，通过仿真与优化研究，能够更好地理解和应对机械结构的振动问题，提高系统的性能和可靠性。
一、振动特性的仿真模型机械结构的振动特性受多个因素的影响，如材料的性能、结构的几何形状、载荷的大小和方向等。
为了更好地研究和分析这些影响因素，需要建立合理的仿真模型。
在机械结构的振动仿真中，常用的模型有有限元模型和多体动力学模型。
有限元模型是一种基于离散网格的分析方法，通过将连续结构离散化为离散的单元，再用节点之间的关系进行求解得到系统的振动特性。
多体动力学模型是一种通过描述并求解刚性体系的运动来预测机械结构的振动行为的方法。
二、振动特性的优化方法振动特性的优化是指通过改变结构参数、材料选取、减振措施等方式，使得机械结构的振动特性满足设计要求，达到最佳性能。
在振动特性的优化中，常用的方法有拓扑优化、参数优化和减振优化。
拓扑优化是指通过对结构拓扑的调整，实现结构的质量轻量化和减振。
参数优化是指通过调整结构材料的性能、尺寸和形状等参数，来改善结构的振动特性。
减振优化则是通过添加减振器、衰减材料等手段，来降低结构的振动幅值和频率。
三、振动特性的仿真与优化案例为了更好地理解机械结构振动特性仿真与优化研究的应用，下面以汽车悬挂系统为例进行讨论。
汽车悬挂系统是汽车中非常重要的一个部分，它直接影响着汽车的行驶安全和舒适性。
对于汽车悬挂系统的振动特性仿真与优化研究，可以通过建立汽车悬挂系统的有限元模型来模拟振动响应，并通过优化方法改善其振动特性。
通过振动仿真可以得出悬挂系统在不同道路条件下的振动响应，并对其进行分析。
在振动优化中，可以通过优化悬挂系统的几何形状和参数，使得汽车在不同道路条件下的振动响应最小化，提高行驶的舒适性和稳定性。
振动力学在工程结构中的应用研究
振动力学在工程结构中的应用研究振动力学是研究结构振动的一门学科，广泛应用于工程结构领域。
本文将探讨振动力学在工程结构中的应用研究，包括振动现象的产生机理、振动分析方法以及振动控制技术等方面。
一、振动现象的产生机理工程结构中的振动现象通常由外界激励和结构固有性质共同作用引起。
外界激励包括风荷载、地震、机械震动等，而结构固有性质主要指结构的弹性、刚度和阻尼等参数。
当外界激励频率接近结构固有频率时，结构就会出现共振，振动幅值不断增大，甚至导致结构破坏。
因此，研究振动力学对于提高工程结构的安全性和可靠性至关重要。
二、振动分析方法振动分析是工程结构设计和优化的重要工具。
在振动分析中，通常采用有限元方法来模拟结构的振动行为。
有限元方法通过将结构离散为有限个单元，建立整体的刚度矩阵和质量矩阵，求解结构的固有频率和振型。
通过分析结构的固有频率和振型，可以评估结构的振动特性，预测共振点，并为结构改进提供依据。
此外，还可以利用振动试验技术获取结构振动的实测数据，与数值模拟结果进行验证和修正，提高分析结果的准确性。
三、振动控制技术振动控制技术是用于减小工程结构振动响应的一种手段。
在工程实践中，常用的振动控制技术包括主动控制、被动控制和半主动控制等。
主动控制是通过激励力源对结构施加主动干预，调节结构的振动状态。
被动控制则是通过在结构中加入柔性元件、阻尼器等 passively control the structure's vibration response by adding flexible elements and dampers into the structure. 半主动控制技术结合了主动控制和被动控制的特点，既能够主动干预结构振动状态，又能根据结构反馈信息调整控制参数。
这些振动控制技术的应用可以有效减小结构的振动响应，提高结构的稳定性和舒适性。
四、工程实例分析振动力学在工程结构中的应用涵盖了多个领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
系列 按高 斯分 布 的独 立 的球 状 微 凸 体 ， 提 出了 并 在 弹性 范 围 内应 用 于 粗 糙 表 面 接 触 研 究 的 Ｇ Ｗ
模 型 Ｊ 。相关 文 献 研 究 了 简 单 几 何 形 状 的接 触 性 能并 对 Ｇ 模 型 进 行 了 扩 展 ， 究 了 法 向 载 Ｗ 研 荷 、 向 载 荷 、 面 形 貌 等 对 切 向 刚 度 的 影 切 表 响 Ｊ 。赵 永 武 等对 于 用 ＧＷ 模 型 时 ， 由于较 大 较 大法 向载 荷产 生 的严重偏 差 和微 凸体 的相互 影 响进行 了修 正 Ｊ 。薛 闯等应 用有 限元 方 法计 算
了 １ ％ ～２ ％ 。这 样 就 给 系 统 固 有 频 率 的精 ０ ０ 确 分析 带来 了很 大 的 困 难 。因 此 ， 研究 系统 振 在
收 稿 Ｅ期 ： ０ １— ７—２ ｔ ２１ ０ １
作者 简介：赵帅 （９ ３一） 男 ， １８ ， 河北秦皇岛人 ， 在读硕 士， 主要研 究方 向： 空发动机 强度 、 航 振动 及噪声 ， － ｉ： ｉｅ ＠ｓ ａｃ ｍ； Ｅ ｍａｌｗｈｔ ｙ ｉ ．ｏ ｅ ｎ
ｔｒｓｉ ｓ ｏ ｈ ｙｓｅ ｉ ｎａｙ ｅ ｅ ｉｔ ｆｔ ｅ ｓ ｔ ｍ Ｓ ａ ｌ ｚ ｄ． ｃ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｃ ｎｔｃ ｔｆｎ ｓ ｄｓ ｏ ａ ｔｓｉｆ ｅ ｓ；Ｆ ＥＭ ；ｄ ｎ ｙ ａ ｉ ｈａ ａ ｔ ｒｓｉｓ；ｂ ｏ ｍ ｃ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｌｔ
ＺＨＡ Ｏ ｈ ａ ， ＡＮ Ｇ — ｉ Ｓ ｕ ｉＷ Ｋｅ ｍ ｎｇ， Ｕ ｎｇ， Ｉ Ｍ Ｐｅ Ｍ ＡＯ Ｈｕｉ Ａ ＩＳ ｕ— ｉ ， ｈ ｍ ｎ
（ ａｕｔ ｆ ｅｏｐｃ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｅｙ ｎ ｅｏｐ ｃ ｎｖｒ ｔ， ｈｎ ａｇ１０ ） Ｆｃ ｌ ｏ ｒｓａｅＥ ｇｎｅｉ ， ｈｎ ａｇＡ ｒｓａｅＵ ｉｅｓｙ Ｓ ｅ ｙｎ １６ ｙ Ａ ｎ ｉ １ ３
Ｓｔｄｙ ｓ ｗｓ ｔ ｔｔ ｅ ｃ ｎｔｃ ｔｆｎ ｓ ｓａ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｎｆｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｄ ｎａ ｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ ｏ ｅ ｓ ｓ ｕ ｈｏ ｈａ ｏ ａ ｔｓｉｆ ｅ ｓｈａ ｉ ｎ ｆ ａ ｔ ｉ ｌ ｅ ｃ ｎ ｔ ｙ ｍ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔｃ ｆｔ ｙ — ｈ ｉ ｈ ｉ ｈ
图 １ 螺栓 联 接 结 构
限元 模型 无法 反 映实 际结 构 中接触 刚度 对 系统 动 力特 性 的影 响 ， 而 造 成模 型 整 体 刚 度 与实 际 结 从
２ 有 限 元模 型
２ １ 采 用粘接 结合面建模 －
模 型 中不考 虑 螺栓 结 构 ， 接 将 ２个 Ｌ形 梁 直
Ａ 和 Ｂ以粘 接 （ Ｕ 的方式 进行 处 理 。螺栓 预 ＧＬ Ｅ） 紧力 由直 接施 加在 被联 接件 与螺 栓头 和螺母 的接 触 面上 的压 力来 模 拟 。螺 栓 预紧力 计算 公 式如 公
王 克 明 （ ９ ４一） 男 ， 宁 沈 阳 人 ， 授 ， １５ ， 辽 教 主要 研 究 方 向 ： 空 发 动 机 强 度 、 动 及 噪 声 ， ． ｉ ｗｋ ０ ＠ １６ ｃｍ。 航 振 Ｅｍａｌ ｍ３ ８ ２ ，ｏ ：
第 ２期
赵 帅 ， ： 等 螺栓 联接 结构振 动特 性有 限元 分析 方 法的研 究
Ｔｈｅ ｓｕｄｙ ｏ ｈｅ ｄ ｎａ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ ａ ｂ ｌ・ ｏ ｅ ｔ ｄ ｔ ｆ ｔ ｙ ｍ ｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｓ ｏ ｏ ｔｃ ｎｎ ｃ ｅ
ｓｒ ｔ ｅ ｂ ｎ ｔ ｌｍ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｅ ｈ ｄ ｔ ｕｃｕｒ ｙ ｆ ｉｅ ｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓｍ ｔ ｏ ｉ
图 １所 示 为 “ ” 钢 结 构 梁 Ａ 与 梁 Ｂ， 过 Ｌ形 通
三个 Ｍ６型号螺 栓 联接 在 一起 ， Ａ、 梁 Ｂ的参 数 相 同 ， ２０ｒｍ， ４ ｌ， １ ｌ 安 装 边 高 长 ０ ｎ 宽 ０ｍｎ 厚 ０ｍｉ， ｌ
７８ ０ ／ｍ。 ０ ｋｇ
０． ３。
４ ０ｍｍ， １ Ｉ ｌ 材 料 属 性 如 下 ：密 度 为 厚 ０ Ｉｌ。 ｌ Ｙ 弹性 模量 为 ２ ０×１ “Ｐ ，白松 比为 ． ０ ａ
系统 中 ， 由于 连 接 面 的存 在 ， 度 损 失 可 达 ２ ％ 刚 ０
～
３ ％ ， 而使 系统 固有 频率 （ 别是 基 频 ） 降 ０ 从 特 下
此 类 问题 ， 计 算 结果 与其 他 数 值 方 法 得 到 的结 将
果 和试 验结 果相 比较 ， 证 了有 限 元 方 法 的有 效 验 性 和 准确性 ¨ ” 。 ｊ
文 章 编 号 ： ０５—１４ （０ ２ ０ ０ １ ０ ５ ２９ ２ ８ ２ １ ） ２— ０ ８— ０
螺 栓 联 接 结 构 振 动 特 性 有 限元 分 析方 法 的研 究
赵 帅 ，王克 明 ，慕 鹏 ，缪 辉 ，艾 书 民
（ 沈阳航空航 天大学 航空航天工程学部 （ ） 辽宁 沈 阳 １０ ３ ） 院 ， １ １６
变 。航 空发 动 机 各 联 接 段 之 间 的 连 接 刚度 对
机 匣整体 的动力 特 性 有 很 大 的影 响 ， 装 边 的存 安 在 对动 力特 性 的影 响主要 表现 在联 接部 位局部 刚 度 的 降 低 ， 而 影 响 整 体 刚 度 的分 布 和 动 力 特 进 性 Ｊ ２。有 关 文献 资料 表 明 ， 有 螺 栓联 接 结 构 的 在
１ ９
本 文 基 于 有 限元 方 法 对 试 验 件 进 行 接 触 分
析， 并将计算结果 与试 验结果进行 比较 ， 得到结 论 。为简 化模 型 ， 以研究 分析 方 法为 目的 ， 本文 以
螺 栓联 接 结构 的 “ 形 实 验件 来模 拟 航 空 发动 机 Ｌ” 的机 匣安装 边 。利 用 有 限元 仿 真 方 法 ， 别 建 立 分
，
４ ４ ３ ３ ２ ２ １ １
如 ∞如 ∞ 如∞ 如 ∞如 ０ Ｏ ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０
图 ３ 采 用 粘 接 方 法 计 算 得 到 的 频 率 趋 势
可 以看 出 ， 改变 了螺栓 的预紧力 后 ， 在 采用粘
接方 式对 螺栓 联 接结 构进 行 分 析 ， 各 阶模 态 频 其 率不 发生 变 化 ， 实 际情 况 不 相 符 。这 是 因为 采 与 用粘 接方 式 时 ， 限 元 软件 将 联 接 面 视 为 刚性 联 有 接， 因此采 用 粘 接 结 合 面 （ Ｌ ） 式 建 立 的有 ＧＵ 方 Ｅ
第２ 卷 第２ ９ 期
２０１ ２年 ４月
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
Ｊｕ ａ ｏ ｈ ｎ ａ ｇＡｅ ｓａｅＵ ｉｅｓ ｙ ｏ ｒ ｌ ｆ ｅ ｙｎ ｒ ｐｃ ｎｖ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｏ ｉ
Ｖ Ｏ１ ２ Ｎｏ ２ ．９ ．
Ａ ｐ ． ２ ０ ２ ｒ １
Ｌａ ｒ ｎ ｔ ｄ ｆｎ ｔ ｌｍ ｅ ｔｍ ｏ ｅ ｅ ｓ ｔｕ ，ｇ ｔ ｎｇ ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｌｆｅ ｕ ｎｃ ｆｔ ｅ ｓ ｔｍ ｎｄ ｔ ｅ ｎ ｒ ａ ｇ ａ ｇｅ ｍｅｈｏ ｉｅ ｅｅ ｎ ｄ ｌａ ｅ ｐ ｉ ｒ ｅ ｔ ａｕ ａ ｑ ｅ ｙ ｏ ｙｓｅ ａ ｏ ｍ ｌ ｉ ｈ ｒ ｈ ｈ
扭 矩扳 手施 加 的扭矩分 别 为 １ ｍ、 ｍ 和 ５ ３Ｎ Ｎ Ｎ 计 算 出各 个 螺 栓预 紧 力 ， 后用 直 接 法施 加 ｍ， 之 在模 型上 ， 析 其 弯 曲模 态 的频 率 。 图 ３为采 用 分 粘接 方法计 算 分析所 得模 态频 率趋 势 图 。
１ 几 何 模 型
航 空 发动 机 机 匣一 般 由若 干 段组 成 ， 段 之 各 间有 接触 面 ， 它们 之 间 用 螺栓 联 接 的安 装边 联 接 在一 起 。这些 接触 面 的存在 必然 使接 触 区域 的刚
度 产 生 变 化 ， 而 导 致 整 个 系 统 振 动 特 性 的 改 从
动特性 时考 虑接 触 刚度 的影 响就很 有必 要 。
ｍｏ ｅ ．Ｕｓｎ ｈ ｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔｓ ｆｗａ ｅ，ｔ ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｉｆ ｒ ｎ ｒ ａ ｄ ｓ ｏ ｅ ｖｂｒｔｏ ｈ ｒｃ ｄｓ ｉ ｇ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ｏ ｔ ｒ ｉ ｅ ｈ ｎ ｅ ｃ ｆ ｄ ｆｅ ｅ ｔｎｏ ｌ ｍ ｌｍｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａｉ ｎ ｃ ａ ａ — ｈ
摘要 ：复杂的联 接结 构是 由多个子结构组合而成 ， 从而形成接触 面。研究表 明 ， 其接触刚度显著影 响系统 的动力学特性 。以螺栓联接结构 的“ 形 实验件 为例 ， Ｌ” 利用有 限元软件 建立 了系统 的粘结 结合面模 型和罚 函数法接触模 型 ， 获得 了系统 固有频率 以及振 型 ， 比实验结果 ， 对 分析 了不同建模
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｃｏ ｌ ａｅ ｏｎ ｅ ｔｎ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｆ ｓ ｖ ｒ ｌｓ ｂ ｔｕ ｔｒ ｓ ｏ ｍｉ ｇ ｔ ｎ ｅ ｆ ｃ ． ｍｐ ｉ ｔ ｄ ｃ ｎ ｃ ｉ ｇ ｓｒ ｃｕ ｅ ｒ ｏ ｏｓ ｄ ｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｓｒ ｃｕ ｅ ，ｆ ｒ ｎ ｈｅ ｉ ｔｒａ ｅ ｃ
方 式 对 系 统振 动特 性 的 影 响 。
关键 词 ： 接触刚度 ； 限元 方法 ； 有 振动特性 ； 螺栓
中图 分 类 号 ： ２ ４ ３ Ｖ １ ． ＋３ 文 献标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ．９ ９３ｉ ｎ２ ９ １４ ．０ ２０ ．０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ５— ２ ８２ １ ．２０ ５ ｓ
了粘接 结合 面模 型 和罚 函数 法 有 限 元 模 型 ， 得 获
了系统 弯 曲模 态的 固有频 率 以及 主振 型 。其结 果 与 实验 结果 对 比分 析 ， 到不 同建 模 方 式 对 系 统 得
振 动特性 计算 结果 的影 响 。