CN112949116B - 一种螺栓连接等效建模方法及装置 - Google Patents

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CN112949116B CN202110143296.2A CN202110143296A CN112949116B CN 112949116 B CN112949116 B CN 112949116B CN 202110143296 A CN202110143296 A CN 202110143296A CN 112949116 B CN112949116 B CN 112949116B
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Abstract

本发明提供一种螺栓连接等效建模方法及装置。其中，该方法包括：根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；在目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定修正的初始四参数Iwan模型；基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。采用本发明公开的方法，能够实现对变量添加新的约束使得模型参数减少，同时将残余刚度和刚度连续性纳入模型考虑范围，有利于离散分析和有限元计算，使得所建等效模型单元数量大幅减少，提高了计算效率。

Description

一种螺栓连接等效建模方法及装置
技术领域
本发明涉及数据建模技术领域，具体涉及一种螺栓连接等效建模方法和装置。另外，还涉及一种电子设备及非暂态计算机可读存储介质。
背景技术
螺栓连接结构在使用时装配及拆卸过程较为方便，预紧力易于控制，成本较低并且连接可靠，所以被广泛应用在机械装备制造领域中。应用于装配结构中的螺栓连接会对整个结构的动力响应产生显著的影响，可见研究这类连接部位的动力学行为具有重要的意义。但是，其结合面复杂的接触机理使得在进行螺栓连接结合面动力学建模时，大量的结合面接触单元会产生计算效率低等问题。因此，建立其简化等效模型具有重要意义。
目前，经典Iwan模型分为并联-串联模型和串联-串联模型。螺栓连接所引起的非线性动力学行为会对整个结构的能量耗散和振动阻尼特性产生重要影响，并且复杂的物理行为和连接结构在动态载荷下的界面响应一直以来是研究的重点。因此研究螺栓连接的动力学行为，以及如何设计一种考虑残余刚度和刚度连续性的螺栓连接等效建模方案成为本领域研究的重要课题。
发明内容
为此，本发明提供一种螺栓连接等效建模方法及装置，以解决现有技术中存在的螺栓连接等效建模方法未考虑残余刚度和刚度连续性因素，导致计算效率较低的问题。
本发明提供一种螺栓连接等效建模方法，包括：预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；获得目标五参数Iwan模型；在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。
进一步的，所述获得目标五参数Iwan模型，具体包括：
根据所述滞回曲线确定相应的残余刚度特征；
根据所述残余刚度特征，确定实现残余刚度特征表征的初始五参数Iwan模型；
确定所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标五参数Iwan模型。
进一步的，所述初始四参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的屈服力分布参数、微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数、残余刚度参数以及第一拟合参数。
进一步的，所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的宏观滑移力参数、初始刚度参数、残余刚度参数、第一拟合参数以及第二拟合参数。
进一步的，所述的螺栓连接等效建模方法，还包括：基于所述目标四参数模型获得未进行加载的目标载荷条件下对应的能量耗散变量参数和恢复力变量参数。
进一步的，所述的螺栓连接等效建模方法，还包括：按照预设的无量纲化处理方式，对所述目标五参数Iwan模型在微观滑移和宏观滑移中对应的恢复力算法进行无量纲化处理。
进一步的，所述的螺栓连接等效建模方法，还包括：按照所述无量纲化处理方式对所述目标四参数Iwan模型的无量纲化能量耗散关系算法进行无量纲化处理。
本发明还提供一种螺栓连接等效建模装置，包括：
特征确定单元，用于预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；
目标五参数Iwan模型单元，用于获得目标五参数Iwan模型；
初始四参数Iwan模型单元，用于在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；
目标四参数Iwan模型单元，用于基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。
进一步的，所述目标五参数Iwan模型单元，具体用于：
根据所述滞回曲线确定相应的残余刚度特征；
根据所述残余刚度特征，确定实现残余刚度特征表征的初始五参数Iwan模型；
确定所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标五参数Iwan模型。
进一步的，所述初始四参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的屈服力分布参数、微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数、残余刚度参数以及第一拟合参数。
进一步的，所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的宏观滑移力参数、初始刚度参数、残余刚度参数、第一拟合参数以及第二拟合参数。
进一步的，所述的螺栓连接等效建模方法，还包括：基于所述目标四参数模型获得未进行加载的目标载荷条件下对应的能量耗散变量参数和恢复力变量参数。
进一步的，所述的螺栓连接等效建模方法，还包括：无量纲化处理处理单元，用于按照预设的无量纲化处理方式，对所述目标五参数Iwan模型在微观滑移和宏观滑移中对应的恢复力算法进行无量纲化处理。
进一步的，所述的螺栓连接等效建模方法，还包括：无量纲化处理处理单元，用于按照所述无量纲化处理方式对所述目标四参数Iwan模型的无量纲化能量耗散关系算法进行无量纲化处理。
相应的，本发明还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的螺栓连接等效建模方法的步骤。
相应的，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的螺栓连接等效建模方法的步骤。
采用本发明所述的螺栓连接等效建模方法，能够实现对变量添加新的约束使得模型参数减少，同时将残余刚度和刚度连续性纳入模型考虑范围，有利于离散分析和有限元计算，使得所建等效模型单元数量大幅减少，提高了计算效率以及拟合效果。相对复杂的Iwan模型，实现了参数的简化与拟合程度的综合考量，更适合与工程应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种螺栓连接等效建模方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的考虑残余刚度修正的参数Iwan模型对应的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的分布函数的密律分布形式示意图；
图4为本发明实施例提供的归一化的五参数Iwan模型骨干曲线的示意图；
图5为本发明实施例提供的归一化微观滑移滞回曲线的示意图；
图6为本发明实施例提供的宏观滑移滞回曲线的示意图；
图7为本发明实施例提供的线性坐标的示意图；
图8为本发明实施例提供的双对数坐标的示意图；
图9为本发明实施例提供的不同χ值的能量耗散曲线的示意图；
图10为本发明实施例提供的恢复力与能量耗散关系曲线拟合的示意图；
图11为本发明实施例提供的一种螺栓连接等效建模装置的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实践中，经典Iwan模型分为并联-串联模型和串联-串联模型。其中本发明实施例中使用的并联-串联模型具有更好地适用性。经典的并联-串联Iwan模型主要存在两个核心假设：一是串联的弹簧和摩阻器组成的Jenkins单元的并联模型；二是Jenkins单元的屈服力分布函数
Figure BDA0002929149420000061
经典Iwan模型中骨干曲线的离散形式如式(1.1)所示：
Figure BDA0002929149420000062
其中：u为初始加载过程中发生的位移，将Jenkins单元按照屈服力由小到大顺序排列为
Figure BDA0002929149420000068
n为在位移为u的条件下发生屈服的Jenkins单元的数量。
当N取∞时，其骨干曲线的积分形式如式子(1.2)所示：
Figure BDA0002929149420000063
滞回曲线卸载过程的恢复力如式(1.3)所示：
Figure BDA0002929149420000064
其中：A为加载的简谐位移激励u的幅值。
通过Masing准则可以得到滞回曲线加载过程的恢复力-位移关系如式(1.4)所示：
Figure BDA0002929149420000065
通过对经典Iwan模型分析可知，当施加单调载荷时，初始加载曲线(即骨干曲线)在达到Jenkins的最大屈服强度
Figure BDA0002929149420000066
后，连接的切向刚度退化为0，不存在残余刚度。针对解决残余刚度的问题，现有技术中提出了增加一根刚度为ka的弹簧来表征宏观滑移后的残余刚度，即如图2所示的修正的Iwan模型。
其中：kr代表k-ka，k为粘滞区的刚度，此模型的骨干曲线离散形式和连续形式如式(1.5)、(1.6)所示：
Figure BDA0002929149420000067
Figure BDA0002929149420000071
滞回曲线卸载过程中的恢复力函数如式(1.7)：
Figure BDA0002929149420000072
目前，现有技术中虽然也对模型进行了修正，但其存在参数较多，抽象的双脉冲截断幂律分布不易于有限元简化计算。因此本申请结合线性弹簧描述残余刚度和截断幂律表征能量耗散与位移幅值的幂次关系，首先针对残余刚度进行修正，提出了考虑残余刚度的五参数Iwan模型。在此基础上，进一步修正刚度不连续性，提出了修正的四参数Iwan模型。
下面基于本发明所述的螺栓连接等效建模方法，对其实施例进行详细描述。如图1所示，其为本发明实施例提供的螺栓连接等效建模方法的流程示意图，具体实现过程包括以下步骤：
步骤101：预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征。
步骤102：获得目标五参数Iwan模型。
在本发明实施例中，所述获得目标五参数Iwan模型，具体实现过程包括：根据所述滞回曲线确定相应的残余刚度特征；根据所述残余刚度特征，确定实现残余刚度特征表征的初始五参数Iwan模型；确定所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标五参数Iwan模型。其中，所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的宏观滑移力参数Fs、初始刚度参数KT、残余刚度参数ka、第一拟合参数χ以及第二拟合参数β。
具体的，在考虑残余刚度的五参数Iwan模型骨干曲线表征分析过程中，初始五参数Iwan模型核心假设如图2所示，其中kr＝KT-ka，KT为t＝0时刻的初始刚度；φ＝f*/kr为Jenkins单元屈服长度；
Figure BDA0002929149420000081
初始五参数Iwan模型的恢复力如式(1.8)：
Figure BDA0002929149420000082
其中：x(t,φ)为屈服长度为φ的Jenkins单元在t时刻产生的位移。截断密率分布的参数化表示如式(1.9)：
Figure BDA0002929149420000088
将式(1.9)代入式(1.8)可得初始五参数的Iwan模型得到骨干曲线的恢复力-位移关系如式(2.0)：
Figure BDA0002929149420000083
式(2.0)对u求导，得到五参数Iwan模型的刚度-位移关系如式(2.1)所示：
Figure BDA0002929149420000084
由式(2.1)可得，初始刚度KT可以表示为式(2.2)：
Figure BDA0002929149420000085
宏观滑移力Fs为式(2.3)：
Figure BDA0002929149420000086
其中
Figure BDA0002929149420000087
此五参数Iwan模型可由Fs、KT、ka、χ、β五个参数确定。第一拟合参数χ以及第二拟合参数β可以通过与实验数据进行拟合识别。β值用于决定宏观滑移点刚度的连续性，x、κ1影响能量耗散，χ值的减小与κ1值的增大会导致能量耗散的增加。
骨干曲线与刚度位移关系曲线中的所有参数均可由以上五个参数确定，屈服力分布参数R、微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数φmax、变量S分别如式(2.4)、(2.5)、(2.6)：
Figure BDA0002929149420000091
Figure BDA0002929149420000092
Figure BDA0002929149420000093
令F(u)/Fs＝p，u/φmax＝q。归一化骨干曲线表达式如(2.7)所示。当qmax≥1时，只有ka表现为弹簧特性，表征了残余刚度。
Figure BDA0002929149420000094
不同β条件下的骨干曲线，由于残余刚度为ka固定参数，随着β的变大，微观滑移阶段的曲线曲率减小，同时β的值将决定宏观滑移点前后曲线斜率的连续性。如图4所示归一化的五参数模型骨干曲线(χ＝-0.5)。
在滞回曲线微观滑移中恢复力的计算过程中，微观滑移的卸载段恢复力主要由四部分组成，分别为：线性弹簧ka的产生的弹性力；A＜φ＜φmax的Jenkins单元在初始加载过程中未发生屈服产生的弹性力；A-u＜2φ的Jenkins单元初始加载过程中发生屈服但卸载过程位移u处未屈服产生的弹性力；A-u＞2φ的Jenkins单元在卸载过程中屈服所产生的力，表示为式(2.8)：
Figure BDA0002929149420000095
加载过程的恢复力关系：
Figure BDA0002929149420000096
将截断密率分布式(1.9)带入(2.8)、(2.9)
Figure BDA0002929149420000101
Figure BDA0002929149420000102
微观滑移的位移u的最高幂次为x+2，因此滞回环加载和卸载两个阶段恢复力-位移曲线均为非线性。
对滞回曲线进行归一化处理，p与q的关系如下式所示：
Figure BDA0002929149420000103
Figure BDA0002929149420000104
如图5所示，随着β的减小，滞回曲线所围成的面积变大。
在宏观滑移中恢复力的计算过程中，当简谐振动的位移幅值大于Jenkins单元的最大屈服位移，滑移从微观滑移转入宏观滑移阶段。宏观滑移卸载阶段的恢复力主要分为非线性段与线性段，从卸载开始，只有部分的Jenkins单元发生屈服，直至所有Jenkins单元屈服，滞回曲线进入线性段。非线性段的宏观滑移滞回曲线的卸载阶段恢复力如式(2.14)所示：
Figure BDA0002929149420000105
Figure BDA0002929149420000106
宏观滑移卸载过程中-A≤u＜A-2φmax段，所有的Jenkins单元发生屈服，仅线性弹簧ka呈现刚度线性变化，恢复力如式(2.16)所示：
Figure BDA0002929149420000107
积分得：
Figure BDA0002929149420000108
滞回曲线加载过程中的恢复力如式：
Figure BDA0002929149420000111
本申请在具体实施过程中，选取了一组参数进行滞回曲线绘制，基于五参数模型的宏观滑移滞回曲线如图6所示，其中χ＝-0.5，β＝0.1，ka＝1，R＝5.5，φmax＝1，A＝1.5。
在恢复力的无量纲化处理过程中，可令
Figure BDA0002929149420000112
为无量纲宏观滑移恢复力，
Figure BDA0002929149420000113
为无量纲位移，
Figure BDA0002929149420000114
为由系统固有的无量纲刚度，
Figure BDA0002929149420000115
为系统固有的无量纲刚度，
Figure BDA0002929149420000116
为无量纲振幅。骨干曲线的无量纲表示形式可为：
Figure BDA0002929149420000117
微观滑移与宏观滑移中恢复力，以无量纲形式表示如式(2.20)、(2.21)所示：
Figure BDA0002929149420000118
Figure BDA0002929149420000119
宏观滑移可以表示的无量纲形式如式(2.22)、(2.23)所示：
Figure BDA00029291494200001110
Figure BDA00029291494200001111
在能量耗散的无量纲化过程中，可令
Figure BDA00029291494200001112
能量耗散的无量纲化公式表示为:
Figure BDA0002929149420000121
Figure BDA0002929149420000122
在双对数坐标系下，微观滑移的无量纲的能量耗散与振幅成线性关系，斜率为χ+3。
如图7和8所示，虽然根据本申请五参数Iwan模型中，不存在粘滞区域，但在无量纲位移的初始阶段，能量耗散值非常接近0，可以近似为粘滞区域，相当于弹簧受力。在双对数坐标下，微观滑移条件下的无量纲能量耗散与无量纲振幅为线性关系。影响能量耗散的参数有κ1与κ2，在保持κ2不变的前提下，增大κ1，能量耗散与位移关系曲线整体变大。参数χ与能量耗散的关系如图9所示，χ的增大会使得相同条件下的能量耗散降低。
步骤103：在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型。
步骤104：基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。其中，所述初始四参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的屈服力分布参数、微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数、残余刚度参数以及第一拟合参数。
在本发明实施例中，可基于所述目标四参数模型获得未进行加载的目标载荷条件下对应的能量耗散变量参数和恢复力变量参数。
在具体实施过程中，可按照所述无量纲化处理方式对所述目标四参数Iwan模型的无量纲化能量耗散关系算法进行无量纲化处理。
在本步骤102中五参数Iwan模型主要应用了截断幂律分布，此分布存在宏观滑移点刚度不连续的现象，与实际情况相违背。根据公式(2.1)，刚度不连续性是由S的值无约束导致的，因此提出S＝0的初始四参数Iwan模型。在无量纲化处理中，S＝0等价为κ2＝0，无量纲化能量耗散关系式如下：
Figure BDA0002929149420000131
Figure BDA0002929149420000132
在双对数坐标系下，微观滑移阶段的无量纲能量耗散dmic(η)与无量纲位移η为线性关系，斜率为χ+3。
本申请实施例中选取其中由BMD设备执行的一组加强试验样本实验数据作为对比，采用最小二乘法拟合后的曲线如图10所示。得到初始四参数Iwan模型识别的参数分别为：屈服力分布参数R＝97.5837、微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数φmax＝-0.009、第一拟合参数χ＝-0.1084、残余刚度参数ka＝100790。双对数坐标系下的斜率为2.8916。
采用本发明实施例所述的螺栓连接等效建模方法，能够实现对变量添加新的约束使得模型参数减少，同时将残余刚度和刚度连续性纳入模型考虑范围，有利于离散分析和有限元计算，使得所建等效模型单元数量大幅减少，提高了计算效率以及拟合效果。相对复杂的Iwan模型，实现了参数的简化与拟合程度的综合考量，更适合与工程应用。
与上述提供的一种螺栓连接等效建模方法相对应，本发明还提供一种螺栓连接等效建模装置。由于该装置的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的螺栓连接等效建模装置的实施例仅是示意性的。请参考图11所示，其为本发明实施例提供的一种螺栓连接等效建模装置的结构示意图。
本发明所述的一种螺栓连接等效建模装置具体包括如下部分：
特征确定单元1101，用于预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征。
目标五参数Iwan模型单元1102，用于获得目标五参数Iwan模型。
初始四参数Iwan模型单元1103，用于在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型。
目标四参数Iwan模型单元1104，用于基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。
采用本发明实施例所述的螺栓连接等效建模装置，能够实现对变量添加新的约束使得模型参数减少，同时将残余刚度和刚度连续性纳入模型考虑范围，有利于离散分析和有限元计算，使得所建等效模型单元数量大幅减少，提高了计算效率以及拟合效果。相对复杂的Iwan模型，实现了参数的简化与拟合程度的综合考量，更适合与工程应用。
与上述提供的螺栓连接等效建模方法相对应，本发明还提供一种电子设备。由于该电子设备的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的电子设备仅是示意性的。如图12所示，其为本发明实施例公开的一种电子设备的实体结构示意图。该电子设备可以包括：处理器(processor)1201、存储器(memory)1202和通信总线1203，其中，处理器1201，存储器1202通过通信总线1203完成相互间的通信。处理器1201可以调用存储器1202中的逻辑指令，以执行螺栓连接等效建模方法，该方法包括：预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；获得目标五参数Iwan模型；在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。
此外，上述的存储器1202中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的螺栓连接等效建模方法，该方法包括：预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；获得目标五参数Iwan模型；在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的螺栓连接等效建模方法，该方法包括：预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；获得目标五参数Iwan模型；在所述目标五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数模型。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种螺栓连接等效建模方法，其特征在于，包括：
预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；
获得五参数Iwan模型；所述五参数Iwan模型为考虑残余刚度的Iwan模型；所述五参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值包括：第一拟合参数χ＝-0.5，第二拟合参数β＝0.1，残余刚度参数ka＝1，屈服力分布参数R＝5.5，微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数φmax＝1；其中，第二拟合参数β的值用于决定宏观滑移点刚度连续性；
在所述五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；其中，所述五参数Iwan模型中，
Figure FDA0003668444760000011
由于参数S的值无约束导致刚度不连续性，通过使得参数S＝0，修正刚度不连续性，得到修正的初始四参数Iwan模型；其中，在无量纲化处理中，
Figure FDA0003668444760000012
为系统固有的无量纲刚度；所述初始四参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的屈服力分布参数R，微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数φmax，第一拟合参数χ，残余刚度参数ka；
基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数Iwan模型。
2.根据权利要求1所述的螺栓连接等效建模方法，其特征在于，所述获得五参数Iwan模型，具体包括：
根据所述滞回曲线确定相应的残余刚度特征；
根据所述残余刚度特征，确定实现残余刚度特征表征的初始五参数Iwan模型；
确定所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到五参数Iwan模型。
3.根据权利要求2所述的螺栓连接等效建模方法，其特征在于，所述初始五参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的宏观滑移力参数、初始刚度参数、残余刚度参数、第一拟合参数以及第二拟合参数。
4.根据权利要求1所述的螺栓连接等效建模方法，其特征在于，还包括：基于所述目标四参数Iwan模型获得未进行加载的目标载荷条件下对应的能量耗散变量参数和恢复力变量参数。
5.根据权利要求2所述的螺栓连接等效建模方法，其特征在于，还包括：按照预设的无量纲化处理方式，对所述五参数Iwan模型在微观滑移和宏观滑移中对应的恢复力算法进行无量纲化处理。
6.根据权利要求5所述的螺栓连接等效建模方法，其特征在于，还包括：按照所述无量纲化处理方式对所述目标四参数Iwan模型的无量纲化能量耗散关系算法进行无量纲化处理。
7.一种螺栓连接等效建模装置，其特征在于，包括：
特征确定单元，用于预先根据目标实验数据得到螺栓连接对应的滞回曲线；并根据所述滞回曲线确定微观滑移向宏观滑移过渡的刚度连续性特征；
目标五参数Iwan模型单元，用于获得五参数Iwan模型；所述五参数Iwan模型为考虑残余刚度的Iwan模型；所述五参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值包括：第一拟合参数χ＝-0.5，第二拟合参数β＝0.1，残余刚度参数ka＝1，屈服力分布参数R＝5.5，微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数φmax＝1；其中，第二拟合参数β的值用于决定宏观滑移点刚度连续性；
初始四参数Iwan模型单元，用于在所述五参数Iwan模型的基础上，基于所述刚度连续性特征，确定实现刚度连续性特征表征的修正的初始四参数Iwan模型；其中，所述五参数Iwan模型中，
Figure FDA0003668444760000021
由于参数S的值无约束导致刚度不连续性，通过使得参数S＝0，修正刚度不连续性，得到修正的初始四参数Iwan模型；其中，在无量纲化处理中，
Figure FDA0003668444760000031
为系统固有的无量纲刚度；所述初始四参数Iwan模型对应的目标参数包含相应的屈服力分布参数R，微观滑移和宏观滑移之间的交接点参数φmax，第一拟合参数χ，残余刚度参数ka；
目标四参数Iwan模型单元，用于基于预设载荷条件下的目标实验数据，通过恢复力与能量耗散关系曲线拟合的方式，确定初始四参数Iwan模型对应的目标参数的具体数值，得到目标四参数Iwan模型。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的螺栓连接等效建模方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的螺栓连接等效建模方法的步骤。
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