[发明专利]一种获得机械结合部刚度的方法

摘要

本发明公开了一种获得机械结合部刚度的方法，该方法按照以下步骤实施：1)采用脉冲激振法获得实际结构的共振频率；2)将结合部的上下接触层视为一种虚拟的材料，建立包含结合部的整机结构的有限元分析模型；3)首先预设一组法向刚度Kn和切向刚度Kτ的初始值，根据计算得到的固有频率与实验获得的共振频率比较后，修正法向刚度Kn和切向刚度Kτ的预设值，使计算获得的固有频率不断逼近实验获得的共振频率，直到计算获得的固有频率与实验获得的共振频率足够接近，则最后预设的一组法向刚度Kn和切向刚度Kτ的数值，就是本方法获得的结合部刚度最终确定值。本发明的方法，采用迭代法不断调整设计变量，最终获得的设计变量就是结合部刚度数据。

主权项

1.一种获得机械结合部刚度的方法，其特征在于，该方法按照以下步骤实施：步骤1、采用脉冲激振法获得实际结构的共振频率通过采用脉冲锤激振结构，获取结合部结构的脉冲响应信号，对该脉冲响应信号进行傅立叶变换，得到结合部结构的幅频响应曲线，根据该幅频响应曲线确定结合部结构的共振频率；步骤2、将结合部的上下接触层视为一种虚拟的材料，建立包含结合部的整机结构的有限元分析模型，得到结合部结构自由振动的微分方程：Mδ··+Kδ=0---1)]]>M是结构的质量矩阵，是加速度向量，K是结构刚度矩阵，δ是位移向量，刚度矩阵K中包含了零件的刚度和接触层的刚度，写成式1-1)：K=KcKj---1-1)]]>其中的K_c是零件部分的刚度，根据零件的几何形状和材料的弹性模量、泊松比以及密度，通过有限元方法来确定K_c；K_j是接触层的刚度，包含法向刚度K_n和切向刚度K_τ，写成式1-2)：Kj=KnKτ---1-2)]]>式1-2)中的法向刚度K_n和切向刚度K_τ是未知的，由自由振动的微分方程1)得到自由振动的频率方程：|K-ω²M|＝0                        2)上式2)中质量矩阵M已知，向量ω是结构的固有频率，刚度矩阵K中只有接触层刚度K_j未知，如果知道接触层刚度K_j，则根据式2)式即可求得结构的固有频率ω；步骤3、通过迭代法确定结合部参数，即接触层的法向刚度K_n和切向刚度K_τ首先预设一组法向刚度K_n和切向刚度K_τ的初始值，根据式2)计算出整机结构的固有频率ω，将计算得到的固有频率ω与实验获得的共振频率比较后，修正法向刚度K_n和切向刚度K_τ的预设值，使计算获得的固有频率ω不断逼近实验获得的共振频率，直到计算获得的固有频率ω与实验获得的共振频率足够接近，该接近幅度根据具体技术要求确定，则最后预设的一组法向刚度K_n和切向刚度K_τ的数值，就是本方法获得的结合部刚度最终确定值。