连接结构的非线性力学行为与工程计算

《连接结构的非线性力学行为与工程计算》针对复杂工程结构中广泛存在的连接接触问题，提出可以描述接触非线性力学行为的连接结构本构模型，开展理论推导、数值计算和实验研究工作；提出含截断幂律分布和双脉冲函数的六参数Iwan模型，开展连接结构静、动态力学实验；讨论接触表面粗糙度、螺栓预紧力矩和螺栓排布方式对螺栓连接结构力-位移关系及能量耗散特性的影响；提出一种考虑界面磨损效应的本构模型，采用均匀刚度离散化策略，将损伤本构模型应用于有限元数值计算，并开展实验验证。 本书可作为高等院校机械、力学及其他相关专业师生的学术参考书，也可作为工程结构分析从业者的工作参考书。

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第1章 绪论001 1.1 引言 001 1.2 连接接触界面非线性力学行为 002 1.3 连接接触模型 004 1.3.1 准静态摩擦模型 004 1.3.2 动态摩擦模型 006 1.3.3 连接接触本构模型 007 1.4 连接结构数值计算 011 1.5 连接结构实验研究 013 1.6 本书的主要研究内容 014 参考文献 015 第2章 平板搭接结构能量耗散特性研究018 2.1 引言 018 2.2 平板搭接结构能量耗散力学模型 019 2.2.1 Goodman能量耗散模型 019 2.2.2 修正摩擦能量耗散模型 020 2.3 接触有限元方法 022 2.3.1 接触问题的约束描述 022 2.3.2 罚函数法增量有限元方程 023 2.3.3 Lagrange乘子法增量有限元方程 025 2.4 算例分析 025 2.4.1 接触算法对计算结果的影响 026 2.4.2 库仑摩擦模型计算 028 2.4.3 修正摩擦模型计算 032 2.5 本章小结 033 参考文献 034 第3章 非均匀密度函数的六参数Iwan 模型035 3.1 引言 035 3.2 Iwan 模型 036 3.3 六参数非均匀密度函数 038 3.4 六参数Iwan 模型力-位移关系 039 3.4.1 骨线方程 039 3.4.2 微观滑移卸载方程 041 3.4.3 宏观滑移卸载方程 043 3.5 六参数Iwan 模型能量耗散 045 3.6 本章小结 049 参考文献 049 第4章 六参数Iwan 模型的参数辨识与离散化方法研究051 4.1 引言 051 4.2 六参数Iwan 模型参数辨识方法 052 4.3 六参数Iwan 模型离散化方法 056 4.3.1 基于位移的算术级数离散方法 056 4.3.2 基于位移的几何级数离散方法 058 4.3.3 基于刚度的算术级数离散方法 059 4.3.4 基于刚度的几何级数离散方法 059 4.4 算例分析 060 4.5 本章小结 067 参考文献 067 第5章 螺栓连接结构实验研究068 5.1 引言 068 5.2 扭力校核预实验 069 5.3 迟滞回线预实验 073 5.4 准静态实验 076 5.4.1 表面粗糙度的影响 077 5.4.2 螺栓预紧力矩的影响 079 5.4.3 螺栓排布方式的影响 080 5.4.4 螺栓连接结构力-位移关系 081 5.5 BMD 动力学实验 084 5.5.1 表面粗糙度的影响 087 5.5.2 螺栓预紧力矩的影响 089 5.5.3 螺栓排布方式的影响 092 5.6 本章小结 093 参考文献 095 第6章 含螺栓连接结构的薄壁圆筒动力学特性研究096 6.1 引言 096 6.2 薄壁圆筒实验装置 096 6.3 薄壁圆筒动力学实验研究 098 6.3.1 正弦扫频实验 098 6.3.2 定频激励实验 103 6.4 薄壁圆筒有限元数值模拟 109 6.5 本章小结 113 参考文献 114 第7章 六参数Iwan 模型适用性研究115 7.1 引言 115 7.2 修正摩擦模型数值计算结果表征 115 7.2.1 修正摩擦模型有限元数值计算 115 7.2.2 基于修正摩擦模型算例的参数辨识 118 7.2.3 基于修正摩擦模型算例的离散化数值计算 120 7.3 连接结构实验研究结果表征 125 7.3.1 微观滑移情况的参数辨识 125 7.3.2 宏观滑移情况的参数辨识 126 7.3.3 基于连接结构实验的离散化数值计算 129 7.4 本章小结 131 参考文献 132 第8章 基于BMD 动力学实验的接触模型参数辨识133 8.1 引言 133 8.2 等效黏性阻尼的能量耗散 134 8.3 装置设计与有限元分析 135 8.4 实验过程 137 8.4.1 表面粗糙度影响 139 8.4.2 螺栓排布方式影响 141 8.4.3 名义相同试件的重复性验证 142 8.4.4 实验数据展示 142 8.5 六参数Iwan 模型参数辨识 143 8.6 本章小结 146 参考文献 147 第9章 考虑界面损伤效应的五参数Iwan 模型149 9.1 引言 149 9.2 本构模型推导 150 9.3 模型离散化策略 154 9.4 离散模型的数值模拟 156 9.5 本章小结 158 参考文献 158 结论与展望160