过盈配合对沉头铆钉无载孔疲劳寿命的影响分析

针对飞机结构中过盈配合对无载孔疲劳寿命的影响开展了研究,通过试验对比分析了普通铆接试验件和过盈量1%铆接试验件。结合有限元分析,采用多轴疲劳理论对不同过盈量的铆接紧固孔在疲劳载荷下的损伤参量进行研究,确定过盈量对疲劳损伤的影响规律。实验结果表明:过盈量为1%铆接紧固件可提高紧固孔的疲劳寿命15%左右;通过有限元分析,适当的过盈量可降低紧固孔的应力幅和应变幅,进而降低疲劳损伤参量。     

基于弹簧刚度法的螺栓分布研究

螺栓组载荷分布不均是齿轮齿条钻机产生振动甚至损坏的重要原因之一。工程中,螺栓连接点常常会受到复杂的时变低速重载,螺栓组容易因载荷分布不均而发生断裂,从而影响钻机的稳定性。为研究不同螺栓分布情况下螺栓组所受应力情况,通过建立多螺栓连接的力学模型对螺栓载荷分布情况进行分析,并在此基础上考虑结构复杂的连接件提出一种多螺栓连接载荷计算方法。设计并进行了试验研究和有限元分析,通过对比其结果,验证了计算方法的准确性。基于提出的理论计算方法,给出载荷作用下螺栓剪切应力的分布规律,对比了螺栓均匀分布模型和非均匀分布模型的剪切应力分布特点,结果发现非均匀螺栓分布的承载分布均匀性要优于均匀分布的螺栓。     

某核电厂海水过滤器转子连接螺栓的失效原因

为弄清核电厂海水过滤器转子连接螺栓发生断裂失效的原因,采用体视显微镜、扫描电镜和能谱仪观察螺栓断口形貌,分析腐蚀产物成分。利用Marc有限元软件分别模拟了剪切载荷和轴向拉伸载荷作用下螺栓中的应力分布,并讨论了螺栓的失效机理。结果表明:距离法兰支撑面最近的第一扣螺纹牙承受的载荷最大;在径向交变剪切载荷和轴向拉伸载荷的长期作用下,螺纹根部的微裂纹沿弧切线方向扩展,最终导致疲劳断裂。     

NiTi合金智能传力垫的研究及应用

为了解决关键结构螺栓组的载荷不均和超载断裂问题, 利用ＮｉＴｉ 合金的压缩拟弹性功能,设计了一种智能传力垫, 分析了其调节载荷的功能特性, 并在内燃机车上进行了实际应用与测试。结果表明： ＮｉＴｉ 合金智能传力垫可以使螺栓组各螺栓间的受力不均匀度得到调整, 动载荷降低。因而,具有良好的自动均载限载防断功能, 可以大幅度提高螺栓连接的安全性和可靠性。     

某发动机齿轮转子的模态分析

利用MSC．MARC有限元计算软件及配套的硬件设备，采用多体接触三维有限元分析模型，在计算时主要考虑螺栓与齿轮、齿轮与齿轮间的接触问题。研究了螺栓过盈配合对齿轮转子模态的影响，以及螺栓个数对此齿轮转子模态的影响。通过比较，分析了特殊齿轮转子在工作过程中的振动特性。结果表明：装配过盈量对转子振动频率影响不大；改变齿轮间的连接方式（增减连接螺栓个数）则对齿轮转子振动频率影响比较大，可以采用不同的连接方式来增大齿轮转子的工作频率带宽度。     

基于有限元法改进螺栓连接刚度模型

针对目前对螺栓连接刚度的研究忽视了被连接件材料的弹性模量和厚度不同对其刚度的影响,基于有限元方法,研究了被连接件材料的弹性模量与厚度对其刚度的影响。结果表明:被连接件材料的弹性模量比值越大,螺栓连接刚度越小;被连接件的厚度比值越大,螺栓连接刚度越小;被连接件厚度与螺栓直径比值会减小被连接件材料的弹性模量对刚度的影响和增大被连接件厚度对刚度的影响。最后建立螺栓连接的解析公式,与德国工程师协会(VDI)的实验刚度结果对比,计算误差小于8%,螺栓连接刚度计算较为准确。     

TBM刀盘—法兰结构复杂载荷传递分析及实测验证

TBM法兰螺栓断裂不仅影响施工进度,而且维修难度极大,TBM刀盘法兰部位受到的载荷大小是导致法兰螺栓断裂的重要影响因素,因此建立刀盘载荷传递模型,将为法兰结构的载荷分析和设计提供重要理论依据。但是,由于TBM现场施工环境恶劣,很难直接测得法兰部位所受载荷,文章通过分析其工作过程中的受力情况及各结构间的力流传递规律,建立了刀盘载荷传递有限元模型,并在模型中考虑了螺栓预紧力,通过Ansys仿真分析得到法兰部位的载荷数据,分析结果显示法兰部位受到的外载仅为设计时的十分之一,因此可适当降低设计要求。最后在螺栓内嵌入传感器来测量某一工程刀盘中心分块及边分块连接螺栓所受的载荷,利用这些数据对仿真结果进行了验证,得出两者误差为14%。     

搅拌摩擦点焊加筋壁板剪切稳定性分析

应用有限元软件ABAQUS对搅拌摩擦点焊加筋壁板进行剪切稳定性计算,得到结构的失稳临界载荷;实施了铝合金搅拌摩擦焊加筋壁板剪切稳定性试验,得到结构的剪切失效形式及过程.结果表明,加筋壁板的破坏形式主要表现为焊点的脱焊或壁板的破损.提出了采用模拟焊点连接的有限元模型,分析了其在剪切载荷作用下的力学性能.结果表明,有限元计算结果与试验所得局部屈曲载荷较吻合,并模拟了剪切载荷作用下加筋壁板的失效过程,说明有限元模拟方法可以用来对该型结构的稳定性能进行分析,从而为该型结构的优化设计及工程应用提供分析参考.     

双切剪剪切过程有限元分析

以激光焊机双切剪为研究对象,对双切剪的剪切过程进行了简化,建立了双切剪有限元模型;对该模型进行剪切过程模拟,分析了剪切过程中的剪切参数;提取剪切过程4个点,将4个剪切点的剪切参数(包括剪切力,剪切力作用点,作用方向等)提取出来对上下剪进行有限元分析,得出上下剪的应力和变形量。     

膨胀套管铜制悬挂系统有限元分析及试验研究

以膨胀套管铜制悬挂系统为研究对象,对影响施工作业安全性和可靠性的膨胀力和悬挂力进行非线性有限元分析和实物试验研究。结果表明:有限元模拟结果和试验结果在趋势上吻合性较好,所需膨胀力相对误差为9.8%,悬挂力相对误差为11.3%,有限元模型能够满足工程预测需求;铜制悬挂系统会导致膨胀力在膨胀锥通过铜环时发生激增,所需最大膨胀力随铜环过盈量、长度和厚度的增大而增大,在施工过程中应防止由于膨胀力发生突变而导致系统失稳。铜制悬挂系统单个铜环悬挂力随着铜环过盈量、长度和厚度增大而逐渐增大。铜环周向不均匀压缩会导致铜制悬挂系统实际悬挂力小于理论计算值。     

实心铆钉铆接与螺栓连接强度对比试验研究

采用螺栓连接、实心铆钉铆接两种连接方式对钢板进行连接试验。对实心铆钉铆接进行了有限元数值模拟,得出合理的铆钉高度。对螺栓连接件与实心铆钉铆接件进行板料搭接及对接结构拉伸强度测试,结果表明:螺栓连接件的抗剪强度略大于实心铆钉铆接件的抗剪强度,螺栓连接件的抗剥离强度明显大于实心铆钉铆接件的抗剥离强度。     

计算机仿真的T形焊接接头的力学性能分析

提出了一种双剪切的方法来分析三明治板受到弯曲载荷时焊缝结合处的受力状态,结合T形焊接接头弯矩试验,测评三明治板结构中焊接接头的力学性能,并借助于有限元模拟进行了变形及应力状态分析。研究结果表明,建立的模型准确,模拟结果与试验结果吻合较好。加载路径的初始阶段的剪切状态是较理想的,而三轴应力度的值会随着加载位移的增大而逐渐的增大,这是因为焊缝金属在这一加载位移增长过程中,不再保持剪切状态,而渐渐脱离,形成更加复杂的应力状态,通过模拟应力状态分布以及失效形式观察表明焊缝起裂首先在焊根处出现,并进而损伤,沿着平面板纵深扩展,直至贯穿断裂。     

振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为仿真分析北大核心

为探究振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为的影响规律仿真分析,首先建立了带螺旋升角螺纹的螺栓法兰连接结构精细有限元模型,进行了全六面体网格划分,采用了施加力矩法施加初始预紧力,运用Yamamoto方法和Spowith方法验证了模型的有效性,然后进行了螺栓松动条件理论分析,最后进行了振动载荷下螺栓法兰连接结构松动行为仿真计算,基于螺栓预紧力变化和螺纹接触面、螺栓头接触面黏着-滑移接触状态变化情况分析了振动载荷频率对螺栓松动行为的影响规律。结果表明,存在一振动载荷频率临界值,使得螺栓松动最不容易发生;一定范围内,低振动载荷频率较高振动载荷频率振更容易引起螺栓松动;当达到一定值后,振动载荷频率将对螺栓松动影响较小。     

考虑螺栓扭紧力矩的锁紧盘新型设计方法

锁紧盘属于典型的过盈联接装置,作为一种先进传动方式,具有装配拆卸简便、承载能力强等优点,在机械工程领域有着广泛的应用。本文基于传统设计方法,以MW级风电锁紧盘为例,建立锁紧盘的力学模型,得到各过盈结合面接触压力之间的关系表达式,推导出推进压力与过盈量的函数表达式,进而确定螺栓扭紧力矩与过盈量的函数表达式,提出一种考虑螺栓扭紧力矩的锁紧盘新型设计方法;通过有限元仿真计算,两种方法最大误差仅为5. 12%,验证本文设计算法的可行性;该设计方法进一步拓展和补充了过盈联接基础设计理论,利用参数化运算,实现锁紧盘的系列化设计,有助于实现传统机械设计向智能化创成设计的升级转变。     

联轴器螺栓紧固件的有限元建模仿真和试验分析

研究了联轴器螺栓紧固件在复杂载荷作用下的应力状态,对分析联轴器螺纹螺栓的失效具有重要价值。采用精确几何形状螺纹建模方法对联轴器的螺纹进行了建模,并将其嵌入ANSYS软件对螺纹螺栓的预紧力、联轴器受载后的等效应力和联轴器螺纹螺栓的结构应力进行了仿真分析,并进行了试验对比研究。结果表明：所建立的模型能很好地仿真螺栓自松弛现象,可以认为螺栓松弛乃至结构的疲劳强度对扭转载荷的大小更敏感,能为深入研究联轴器螺纹螺栓的失效提供参考。     

联轴器螺栓紧固件的有限元建模仿真和试验分析（英文）

研究了联轴器螺栓紧固件在复杂载荷作用下的应力状态,对分析联轴器螺纹螺栓的失效具有重要价值。采用精确几何形状螺纹建模方法对联轴器的螺纹进行了建模,并将其嵌入ANSYS软件对螺纹螺栓的预紧力、联轴器受载后的等效应力和联轴器螺纹螺栓的结构应力进行了仿真分析,并进行了试验对比研究。结果表明:所建立的模型能很好地仿真螺栓自松弛现象,可以认为螺栓松弛乃至结构的疲劳强度对扭转载荷的大小更敏感,能为深入研究联轴器螺纹螺栓的失效提供参考。     

剪切激励下润滑脂对螺栓连接结构松动行为的影响研究

目的 为了提高螺栓连接结构的可靠性，分析剪切激励下螺栓连接结构松动失效机理，并研究润滑脂对螺栓连接松动行为的影响。方法 基于自主设计的试验装置，开展了剪切激励下螺栓连接结构的松动试验，分析了两种润滑脂(MoS2润滑脂和锂基润滑脂)对螺栓连接结构松动行为的影响，试验结束后使用扫描电子显微镜分析螺纹表面的损伤情况。结果 在相同预紧力条件下，使用润滑脂的螺栓连接结构初始预紧力矩可降低30%~40%。螺栓连接结构所承受的剪切载荷存在门槛值，即当剪切载荷低于门槛值时，连接结构不会完全松动。在螺栓前三圈接触螺纹表面添加润滑脂(局部润滑)，门槛值降低;在螺栓全部接触螺纹表面均添加润滑脂(完全润滑)，门槛值进一步降低。当承受载荷幅值低于门槛值时，局部润滑有利于防松，螺栓连接结构的松动程度可降低20%以上。结论 螺纹接触界面的微观滑移和微动磨损是螺栓连接结构松动的主要原因，在螺纹接触界面添加润滑脂可有效减缓螺纹表面的微动磨损。     

基于液压鼓胀试验确定微试样的材料性能

应用有限元对液压鼓胀试验进行模拟,通过SUS304材质的试样位移-载荷曲线的模拟值与试验值对比,验证有限元模型参数的准确性。考虑上夹持器在螺栓夹紧的同时发生微弱拱起,定义其几何模型由一段斜线和圆弧组成,并进行论证。提出了一种结合液压鼓胀试验和有限元两方面确定微试样材料性能的方法。对316L材料进行线性强化弹塑性模型简化,通过有限元分析计算得到的位移-载荷曲线逐步逼近试验位移-载荷曲线,反推出屈服强度和线性强化弹塑性模型的最优参数,并将其与相同材质相同厚度的材料拉伸试验得出的材料属性进行对比。     

列车车轴-轴承过盈配合面接触应力分析（英文）

在列车运行过程中,车轴-轴承过盈配合面将发生微动而造成微动损伤,接触应力是影响过盈配合面微动损伤的主要因素之一。以CRH2动车组的车轴和轴承为对象,利用有限元软件ABAQUS建立车轴-轴承过盈配合面的接触模型,研究了过盈量、摩擦系数对接触应力的影响。结果表明:过盈量对配合面接触压力的影响较大,接触应力随着过盈量的增加而增大,且在配合面接触边缘区域产生最大应力,存在应力集中现象;而摩擦系数对配合面接触应力的影响较小。     

风力发电机传动链连接螺栓强度分析

基于有限元法对某MW级风机主传动系统连接螺栓静强度和疲劳强度分析方法进行研究。将传动链系统的力学模型进行简化,建立传动链系统的有限元模型。根据GL规范对螺栓进行静强度和疲劳强度计算,充分考虑外载荷分量对螺栓受力影响的灵敏度差异性,并根据计算结果分析传动链连接螺栓受力特性及外载荷对螺栓强度计算的影响。研究结果对风电系统连接螺栓强度的精确计算提供了参考。