参数化建模的螺栓法兰连接刚度分析

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1、第３６卷第６期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６２０１４年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤｅｃ．２０１４ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１４０６０３１ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ参数化建模的螺栓法兰连接刚度分析蒋国庆，李家文，唐国金（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：为分析几何参数对螺栓法兰连接刚度的影响，用ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ软件的二次开发工具ＰＣＬ（ＰａｔｒａｎＣｏｍｍａｎｄＬａｎｇｕａ

2、ｇｅ）建立了螺栓法兰连接的参数化模型。研究了螺栓法兰连接刚度随连接结构几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。经分析可知，连接结构刚度对开孔位置比例参数最敏感，其次是上法兰厚度。当上部段长度大于某一数值时，连接结构刚度对上部段长度参数不敏感，这一结论能为连接结构动力学简化建模提供一定理论参考。关键词：ＰＣＬ；螺栓法兰连接；参数化；灵敏度中图分类号：Ｖ４３５文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１４）０６－１８０－０５Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｏｌｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔｂａｓｅｄｏｎｐａｒａｍ

3、ｅｔｅｒｉｚｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇＪＩＡＮＧＧｕｏｑｉｎｇ，ＬＩＪｉａｗｅｎ，ＴＡＮＧＧｕｏｊｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｂｏｌｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔ，ａｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｍｏｄｅｌｏｆｂｏｌ

4、ｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＰＣＬ（ＰａｔｒａｎＣｏｍｍａｎｄＬａｎｇｕａｇｅ）ｏｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｏｆｓｏｆｔｗａｒｅＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ．Ｔｈｅｌａｗｏｆｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｂｏｌｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅ

5、ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｈｏｌｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆａｃｔｏｒｔｏｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｂｏｌｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔ，ａｎｄｔｈｅｎｅｘｔｏｎｅｉｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｕｐｐｅｒｆｌａｎｇｅ．Ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｕｐｐｅｒｂｏｄｙｉｓｕｐｔｏａｃｏｎｓｔ，ｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｂｏｌｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔｉｓｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｕｐｐｅｒｂｏｄｙ，ａｎｄｔｈｉｓｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｃａｎｐｒ

6、ｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｊｏｉｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｔｒａｎｃｏｍｍａｎｄｌａｎｇｕａｇｅ；ｂｏｌｔｅｄｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ螺栓法兰结构具有构造简单、可靠性高、可操药柱几何参数对其最大ＶｏｎＭｉｓｅｓ应变的影响规［１］［９］作性好、使用维护简便等特点，在工业结构中律；冯国庆基于ＰＣＬ语言实现了波浪压力的自应用十分广泛。但由于几何的突变性和结构的不动加载，不仅缩短了加载数据的时间，也避免了数连续性，螺栓

7、法兰连接在外力的作用下会产生应据录入的发生。同时，ＰＣＬ语言也能与其他优化［１０］力并且应变不均匀，同时会导致局部受力过方法结合，实现复杂结构的优化设计。目前暂［２－４］大。影响螺栓法兰结构这种非线性特性的因时没有其他人基于参数化建模研究螺栓法兰连接素有很多，其中结构的几何尺寸对其特性有重要刚度。本文选取某螺栓法兰结构为研究对象，采影响。用ＰＣＬ语言建立其参数化模型，研究了连接结构［５］ＰＣＬ语言是ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ软件的二次开发各几何参数对连接结构刚度的影响规律并进行了工具，它具有标准Ｃ语言的几乎所有功能。李几何参

8、数灵敏度分析，为下一步简化连接结构动［６］磊采用ＰＣＬ语言建立了车轮形药柱的参数化力学模型提供了一定理论基础。有限元模型，实现了给定几何参数下药柱的自动１初始模型建模和计算、药柱最大应变和装填分数的自动输［７］出；隋允康使用二级控制法和ＰＣＬ对二维连续选用的螺栓连接结构的初始几何模型（螺栓［８］体进行了形状优化；申志彬基于ＰＣＬ语