考虑幅值依赖的螺栓连接圆锥法兰壳非线性振动特性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第23期北京时间：

作者：赵佳慧，柴清东，周欣，秦楠qinnan_qust

单位：1.青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266100；2.自然资源部第一海洋研究所，山东青岛266061

摘要：本文对螺栓连接圆锥法兰壳的非线性振动特性开展了理论与实验研究。首先，建立了考虑连接界面刚度与阻尼幅值依赖的螺栓法兰边界非线性力学模型；而后，采用 Donnell 壳体理论并结合 Chebyshev 多项式位移假设，通过 Lagrange 方程推导出控制方程；最后，搭建了模态与响应测试平台，在验证不同拧紧力矩下频率响应的基础上，通过理论计算与实验验证相结合的方式分析了螺栓松动对非线性振动响应的影响。研究结果表明：螺栓松动导致共振响应先增大后减小，同时伴随共振频率左移，这归因于螺栓连接界面接触状态与连接刚度的综合影响。通过对比不同螺栓松动边界条件下的振动响应，揭示了摩擦滑移与刚度退化在非线性振动行为中的协同作用，为工程应用中螺栓连接薄壁结构的动力学预测与设计提供了依据。<br>

关键词：非线性振动；圆锥法兰壳；螺栓松动边界；幅值依赖；实验验证