螺纹副联接结构中接触非线性问题的研究与软件开发

论文题目: 螺纹副联接结构中接触非线性问题的研究与软件开发

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 王胜光

导师: 吴清文

关键词: 螺纹副联接结构,非线性,预紧力,有限元法

文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文以光机系统的结构设计为背景,阐述了有限元方法的应用,并明确了螺纹副联接结构中接触非线性问题对求解动力学响应的影响。概述了非线性有限元技术的发展状况,在非线性问题的基础理论上,总结了非线性问题的分类和解题方法,重点阐述了接触非线性基本理论、常用解算方法以及各类解法的适用条件,同时以线性有限元为基础介绍了非线性有限元的求解方法及其收敛准则。论文采用在光机系统中螺纹联接最佳预紧力的概念及其计算方法,利用接触体变形协调方程推导出预紧力与有限元模型中等效载荷之间的关系,同时在专用结构分析程序AASA(Aeronautic and Astronautic Structural Analysis software)的基础上,联合开发能够解算带有螺栓连接接触体的接触状态的非线性有限元程序,阐明如何建立带有螺栓接触体的有限元模型,为光机系统中的动力学分析奠定了基础。根据AASA 输入数据和输出数据的内容、定义、个数及形式,为了简化繁琐的前后处理,通过PCL 语言(Patran Command Language)将专用程序AASA集成到业界公认前后处理能力最佳的有限元程序MSC.Patran 中,并对外部程序与MSC.Patran 的集成方法进行了总结,同时对两种集成方法作了比较。通过集成不但提供了良好的用户界面,而且可以极大地简化有限元建模的工作,并可以利用多种方式显示计算结果。对光机系统中螺纹副联接结构的接触状态进行了计算分析,并对其结果进行了后处理,同时对其加载过程进行了试验。试验表明,分析结果与试验结果具有良好的一致性。

论文目录:

第一章绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 螺纹副联接结构与有限元分析

1.2.1 螺纹副联接结构中的接触非线性

1.2.2 螺纹副联接结构与有限元分析

1.3 非线性有限元技术研究的发展现状

1.4 本课题研究内容和方法

第二章非线性问题的基础理论

2.1 非线性问题的分类

2.2 非线性方程组的解法

2.2.1 Newton-Raphson 方法

2.2.2 增量法

2.3 几何非线性问题的两种格式

2.4 接触非线性问题的解算方法

2.4.1 接触理论

2.4.2 接触非线性问题的解算方法

2.5 非线性有限元基本方程

2.5.1 非线性有限元方程的求解方法

2.5.2 收敛准则

2.6 小结

第三章螺纹副联接结构的模拟与分析

3.1 引言

3.2 接触非线性问题的分类

3.2.1 弹性接触

3.2.2 弹塑性接触

3.3 螺纹副联接结构的模拟

3.3.1 最佳预紧力的选取

3.3.2 螺纹副联接结构有限元分析方法及过程

3.3.3 输入文件的结构形式和要求

3.3.4 结果解释和显示

3.4 小结

第四章基于MSC.Patran 结构分析程序的集成环境

4.1 引文

4.2 基于MSC.Patran 二次开发的程序设计环境

4.2.1 PCL 的基本概念

4.2.2 PCL 的常量和变量

4.2.3 PCL 控制语句

4.2.4 PCL 函数

4.3 结构分析程序与Patran 的集成

4.3.1 Patran 的启动文件

4.3.2 有限元分析程序在Patran 中的客户化

4.3.3 有限元模型的数据输出接口

4.3.4 计算结果后处理输入接口

4.4 小结

第五章实例解算及误差分析

5.1 螺纹副联接结构的模拟

5.2 接触状态的分析过程

5.3 分析结果

5.4 计算结果误差分析

第六章总结与展望

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

学术论文发表情况

硕士学位论文原创性声明

发布时间: 2006-03-14

参考文献

[1].微小型零件精密装配中的螺纹副联接技术研究[D]. 宋莎.大连理工大学2009
[2].螺栓连接结构扭振动力学建模及松动特性分析[D]. 饶猛.重庆大学2017
[3].薄壁大螺纹装配过程力学分析与实验研究[D]. 杜春涛.中国工程物理研究院2014

螺纹副联接结构中接触非线性问题的研究与软件开发

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