马 辉, 于明月, 高 昂, 赵晨光

(东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819)

栓接结合部广泛存在于航空发动机转子系统中,且栓接结合部的存在对转子系统的动力学响应有很大影响[1-4],因此,在对含螺栓连接的转子系统进行动力学建模仿真时,对栓接结合部的建模是不可省略的.建立栓接结合部的精细模型可以较精确地求解其动力学特性,但对于发动机转子这类大型复杂构件,精细模型会使整体模型的维度大幅增加而导致求解困难,因此,对含栓接结合部结构进行动力学建模时,合理等效栓接结合部对后续的仿真分析至关重要.含栓接结合部结构在受外部简谐激振时会由于栓接结合部的存在体现出刚度非线性,也称刚度渐软特性[5].具体表现为当结构受外部简谐激励时,结构共振频率相对结构固有频率减小,且减小程度随简谐激振力幅值增大而增大.为仿真分析这一非线性刚度特性,构建栓接结合部等效非线性模型是必要的.

虚拟材料法是比较常见的栓接结合部等效建模方法[6-10].而采用虚拟材料法对含栓接结合部结构进行建模分析的文章大多将虚拟材料参数设为线性且各向同性的.通过观察栓接结合部的实际结构,可以发现连接件对被连接件的作用力明显是各向异性的.考虑到这一实际情况,将虚拟材料参数,尤其是弹性模量,设为各向异性更为合理.张晓霞等[11]推导了完整的正交各向异性材料……