聂肇坤， 曾 岩， 李 刚

(大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024)

1 引 言

水下航行体作为螺栓法兰连接的多级式结构，在航行时会因摩擦、接触、间隙和预紧力等连接非线性特性[1]产生横纵耦合动力响应，甚至引起连接结构破坏。因此，螺栓法兰连接结构可靠性对水下航行体设计有着重要意义[2,3]。

以往的航行体总体设计一般通过建立线性简化模型进行结构动力学分析，如横向响应以梁模型分析和纵向响应以弹簧-质量模型分析[4]。对螺栓法兰连接结构，梁模型中在节点折算为等效线性弯曲弹簧[5]；弹簧-质量模型中将其折算到相邻弹簧。上述方法忽略连接非线性特征，无法考虑横纵方向响应的耦合特性，其预测误差将影响结构设计。

目前，此类连接结构研究主要集中于动力学分析[6,7]和非线性模型两方面[8-10]。虽然栾宇等[9]提出基于拉压双线性弹簧的连接结构机理模型模拟其拉压不同刚度及横纵耦合特性，揭示了连接结构某些动力学特性并提出需经动力学修正的简化建模方法，但难以用于预研及总体分析。对此，文献[11]提出了新的螺栓法兰连接结构简化动力学建模方法，结合舱段线性梁模型，仅需静力实验或有限元分析实现连接结构非线性的航行体总体动力学建模，并能有效预测非线性动力响应。

水下航行体在水中高速运动时，会在表面低压区形成空泡，当运动到气液交界面时，空泡发生溃灭冲击航行体表面，诱发巨大的动力响应，可能造成结构破坏[12,13]。……