科创中国

"项目简介：

螺栓连接结构是航空、航天、数控机床中最为典型的一种连接形式，它在设备运行过程中起着传递运动、载荷和能量的重要作用，同时也是导致结构力学行为复杂和性能退化的根源。在交变载荷、外界环境以及装配工艺等影响下，螺栓结合面表现出刚度非线性软化和阻尼耗能的特性，直接影响设备的动态力学性能和精度保持性水平。如何在图纸设计阶段准确预测其动力学特性，是提升高端装备整体动态性能的瓶颈。

项目已解决如下关键问题：利用灵敏度、条件数以及频率归一化等数学方法辨识出螺栓连接结构的刚度与阻尼参数，避免了求解时出现的不适定问题；提出螺栓连接结构在动载荷下的弹性、弹塑性和塑性变形的理论判据，建立高精度、多尺度接触模型；针对螺栓连接结构的迟滞非线性特性，提出平均法建立其等效线性化模型，便于工程应用；利用FORTRAN语言编写UMESHMOTION子程序，实现变摩擦系数下螺栓连接结构磨损表面节点的动态更新和加速计算；利用ANSYS中的APDL语言编程实现螺栓连接刚度与阻尼参数与大型结构的自动耦合和求解；针对复杂大型机械结构，利用相似理论设计缩比模型，解决了现场工况复杂而难以实施试验，从而降低了试验费用，为复杂结构的动力学研究和优化设计提供理论依据。

项目以航空、航天、以及数控机床中关键部件的螺栓连接结构为对象，在北京、陕西等省市大力推广应用，相关研究成功应用于重型机床、高架仓库、航空发动机等关键部件中，取得了显著的经济、社会及环境效益，具有巨大的推广应用前景。

应用范围：数控机床、航空、航天等领域

合作方式：技术授权、技术开发、技术服务

主要完成人：李玲等"