箭体结构连接刚度影响因素研究

火箭舱段对接面的连接刚度是影响飞行安全性的重要因素之一,同时由于运载能力的约束,箭体结构设计过程中对质量的要求较为严格。通过有限元仿真分析,对 箭体结构舱段对接面连接刚度的影响因素即连接螺栓预紧力、对接件厚度、螺栓分布等进行了分析研究,得出了各因素对刚度影响的规律,为后续箭体结构对接面的设计工作提供参考。     

塔式起重机塔身顶端轨迹特征研究

螺栓连接是塔身标准节之间连接的常用方式,其螺栓连接的可靠性关系到塔式起重机工作的稳定及安全,连接螺栓预紧力的变化可表现为塔身顶端位移的不同特征,文中以塔身顶端特征点位移为测量量,以高强螺栓预紧力引起的连接部位刚度变化为输入量,探究了塔身顶端位移与标准节连接螺栓预紧力之间的关系,得出了标准节连接高强螺栓预紧力变化的宏观表征-塔身顶端轨迹外接圆(其特征可表述为直径和圆心),绘制了螺栓连接刚度与塔身顶端轨迹外接圆直径和圆心的变化曲线,对塔身钢结构损伤检测具有指导意义。     

预紧力对紧螺栓连接板位移载荷响应的影响

针对螺栓连接的可靠性和紧密性问题,研究切向载荷作用下预紧力对紧螺栓连接结合面微滑状态下等效刚度以及微滑移-宏观滑移临界响应幅值的影响。以单搭单螺栓连接板为对象,分析结合面接触压力和预紧力的关系,在研究连接板位移载荷特性的基础上,构建螺栓连接板的等效刚度模型;基于有限元法开发变预紧力的单搭螺栓连接板参数化模型,提出位移载荷响应计算方法;探讨预紧力对微滑阶段螺栓连接板的位移-载荷响应的影响,分析预紧力对微滑移-宏观滑移临界响应幅值和等效刚度的作用。结果表明,当连接板自由端位移响应幅值小于0.075 mm时,预紧力变化对位移载荷响应没有影响,螺栓连接板等效刚度渐硬;当位移响应幅值大于0.075 mm时,预紧力对等效刚度影响明显;微滑移-宏观滑移临界响应幅值与预紧力大小呈近似线性关系。当预紧力为[0.15~0.33]F_(0max)(F_(0max)为最大预紧力)或[0.45~0.70]F_(0max)时,预紧力变化对连接刚度影响很小,预紧力对等效连接刚度的影响可达到50%。研究表明,切向载荷作用下的摩擦式螺栓连接,改变预紧力可调节螺栓连接板的等效刚度和微滑移-宏观滑移临界响应幅值,综合考虑可为螺栓连接板的力学设计提供新思路。     

螺栓连接界面非线性建模及其参数辨识方法研究

螺栓连接是一种在机械结构中应用极其广泛的连接形式,由于连接界面上存在多种非线性特征,对连接结构的刚度和阻尼具有重要的影响,并进一步导致其动力学特性的非线性变化.建立了螺栓连接界面的非线性模型,并提出了一种基于准静态试验的模型参数辨识方法.首先,在模型中考虑了沿界面法向的非线性接触刚度以及界面上粘滞、滑移、间歇性分离等多种接触状态的存在.进一步,通过准静态试验获得了连接界面的滞回曲线以及拉压变形曲线,对所提出的辨识方法进行了实例应用.结果表明理论与试验的曲线结果具有较好的一致性,该辨识方法具有较高的准确性.该方法能够再现连接界面间复杂非线性特征且具备可识别便于使用的特点,对于螺栓连接结构的动静态特性仿真计算具有重要意义.     

柱壳结构螺栓法兰连接非线性刚度分析

螺栓法兰装配的柱壳连接结构主要由壳体承载压缩载荷,而由螺栓-法兰结构承载拉伸载荷.当拉伸载荷大于临界值时,法兰盘接触面出现压力零域,即发生局部接触分离进而造成连接刚度损失,令螺栓-法兰连接结构呈轴向刚度非线性特征.为揭示预紧力作用下结构参数对此非线性刚度的影响,基于弹性薄壳理论和Couchaux改进梁理论构造了法兰盘与...     

螺栓连接微观摩擦到宏观动力学研究综述

螺栓连接作为一种典型的机械装配结合方式，在航空航天、武器装备、能源化工和交通运输等关键机械装备设计和运行中扮演着至关重要的角色，但螺栓连接也引入了刚度和阻尼非线性因素，给装备的动力学性能预测和服役可靠性带来了新的挑战，这些促使螺栓连接研究涉及界面微观摩擦到宏观结构动力学多个学科。总结分析了螺栓连接界面微观摩擦到宏观动力学研究领域螺栓接头摩擦本构模型的分形表征、统计求和模型和Iwan模型的建模方法，归纳了目前国际上螺栓连接的几种实验测试基准系统，概述了螺栓连接宏观动力学问题中涉及的非线性建模、参数辨识、数值仿真技术和结构健康监测等多方面的最新技术进展，展望了未来螺栓连接动力学需要重点开展研究的方向。     

螺栓连接结构的一种简化数值模拟方法

螺栓连接广泛存在于航空、航天以及武器等工程实际结构中。对剪切式8.8级准6螺栓螺栓连接结构,利用50t结构试验机,研究一种典型螺栓连接结构的非线性静力学行为。实验设计了整体对比试验件、研究型试验件,其中整体对比试验件用于分析、量化试验及材料性能的分散性及消除端部效应,研究型试验件用于研究螺栓连接结构的非线性静力学行为及非线性力-位移内蕴关系。通过实验研究,初步建立剪切式螺栓连接件唯象等效模型,将获得该模型推广应用至一种典型螺栓连接结构的连接单元简化数值模型。最后,将螺栓连接结构简化计算结果同试验、精细模型结果进行了对比分析,验证了使用连接单元对螺栓连接结构进行简化有限元数值模拟的有效性。     

具有非线性垫片的螺栓法兰连接的理论计算与实验研究

按现行规范设计的螺栓法兰连接不能保证有效的密封,本文基于A.I.Soler等人对螺栓法兰连接的分析,对一具有非线性垫片的螺栓法兰连接进行理论计算与实验。该计算从螺栓——法兰——垫片系统出发,考虑垫片的物理非线性以及螺栓的拉伸和弯曲,分别模拟了系统在预紧和操作阶段的螺栓应力、法兰应力和垫片应力。此外,对一实际的法兰连接进行了实验研究,试验结果与计算结果吻合较好。     

螺栓连接对悬臂结构精度的影响分析

在对精密数控设备的研究过程中,发现结合面的接触刚度对设备总刚度约有60%~80%的影响,特别是悬臂结构的刚度,直接影响着设备的精度。以切片机为研究对象,根据其实际模型,建立了考虑螺纹和带有间隙的螺栓连接的悬臂结构有限元几何模型,并且考虑了螺栓预紧力和切削力等外载荷,利用软材料解决了带有间隙的螺栓连接的不收敛问题。在经过ANSYS Workbench分析的基础上,得到了悬臂结构的螺栓连接对其精度的影响数据,并对悬臂结构的螺栓连接提出了改进建议以便提高切片机的精度。     

基于虚拟材料模型的螺栓松动预测研究

螺栓连接在风力发电机等复杂装备中得到了广泛应用。设备的工作载荷及机械振动会引起螺栓松动,导致螺栓连接失效,严重影响设备的正常运行。为此,以海上风力发电机塔筒连接螺栓为研究对象,建立了螺栓结合面连接刚度模型,进行了塔筒法兰连接螺栓的松动状态预测研究。首先,建立了螺栓结合面刚度,通过虚拟材料模型对其进行了表征,探究了预紧力对虚拟材料层模型的影响特性,为有限元模型提供了参数;然后,通过力锤实验,并结合实测数据建立了高精度的有限元模型;最后,通过法兰连接件的前10阶扭转、弯曲固有频率,以任意两阶模态的频率变化平方比、预紧力变化前后频率相对变化比分别作为螺栓定位、定量指标,进行了螺栓松动预测。研究结果表明：随着预紧力的增加,固有频率呈现逐渐增大的趋势,但灵敏度稍有下降;通过对螺栓松动测试结果的统计可得,螺栓松动定位识别精度达到95.24%;单、多螺栓预紧力下降程度定量精度分别为93.4%、90.2%;基于虚拟材料模型的螺栓松动预测方法具备精度高、通用性强的特点,可为螺栓连接的数字孪生实时监测提供重要参考。