柴油机缸盖螺栓的三维有限元分析

结合大功率柴油机性能强化的数值计算，在考虑螺纹的基础上建立了气缸盖螺栓的CAD装配体模型；并采用接触分析法对螺栓的应力应变进行了三维有限元计算，对螺栓的疲劳强度进行了校核。分析结果表明，螺纹受力仍处于弹性变化范围，可采用转角法进一步拧紧。     

发动机主轴承盖螺栓动态扭矩上限值的研究

螺纹联接是发动机装配过程中广泛采用的一种方法,为了确保装配质量,必须对螺纹联接的拧紧工艺予以严格监控,一旦螺纹失效,尤其是发动机关键螺栓,如缸体缸盖连接螺栓、连杆螺栓、主轴承盖螺栓达到屈服极限而发生螺纹断裂等问题,将造成严重的后果。通过对主轴承盖螺栓工艺分析,基于机械设计螺栓屈服极限计算。为实际生产过程中主轴承盖螺栓动态扭矩上限值的设置提供了参考     

柴油机缸盖螺栓的三维有限元分析

结合大功率柴油机性能强化的数值计算,在考虑螺纹的基础上建立了气缸盖螺栓的CAD装配体模型;并采用接触分析法对螺栓的应力应变进行了三维有限元计算,对螺栓的疲劳强度进行了校核。分析结果表明,螺纹受力仍处于弹性变化范围,可采用转角法进一步拧紧。     

船用柴油机活塞连接螺栓断裂失效分析

采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等检测手段对船用柴油机活塞头和活塞裙的连接螺栓断裂原因进行了分析。结果表明：该连接螺栓的断裂属多疲劳源引起的疲劳断裂，疲劳源均位于螺纹牙根表面，是由车削螺纹表面加工精度不高而引起的；此外，显微组织中网状、块状铁素体的存在以及螺纹表层脱碳使连接螺栓疲劳强度下降也是造成断裂的重要原因。     

表面处理对螺栓连接防松性能影响

螺纹连接由于其连接可靠,装配方便简单且易于拆卸从而被广泛应用于基础装配制造业中。螺纹连接松动作为螺纹连接的主要失效形式,其失效标志是螺栓张紧力的降低。本文从螺纹结构的力学性能入手,采用紧固件横向振动试验方法,对不同表面处理的螺栓进行横向振动试验,研究不同表面处理工艺对螺纹紧固件装配性能的影响。研究表明,采用先进的表面处理技术可以有效的提高螺栓摩擦系数,摩擦系数越高,螺纹防松性能越好。同一种处理工艺得到的摩擦系数也有所差别,需要根据产品类型、使用场合等因素综合考虑。     

影响螺栓预紧力因素的工艺研究

为增强螺纹连接的防松能力以及防止横向载荷螺栓连接的滑动,介绍了4种螺纹拧紧力矩的选择标准依据,通过实例计算对比提出了螺纹预紧力矩的选择方法,提出了螺纹拧紧理想预紧力的关键在于选择符合实际的摩擦因数和降低摩擦因数的离散度。利用各种标准依据螺纹预紧力数学模型,对比了4种标准依据的选择特点,验证了实际工作中对于螺纹连接质量反映为拧紧力矩与轴向预紧力的关系。为以后螺栓拧紧力矩的选择提供了理论依据。     

螺栓连接建模及其有效性验证研究

针对螺栓连接结构建模问题,将螺纹结构分为螺纹区、螺柱区、过渡区分别进行建模,划分出规整的、高质量的六面体网格,最终得到精确的螺栓连接有限元模型。采用Yamamoto方法和Sopwith方法分别计算螺母螺纹中各扣螺纹截面上轴力系数的解析值,并和仿真分析得到的各扣螺纹截面上的轴力系数模拟值做比较,得到了解析值与模拟值几乎一致的结论,验证了螺栓连接模型的有效性,对螺栓连接建模及螺栓连接仿真相关研究具有重要意义。     

螺栓摩擦系数对连接松动性能影响的实验研究

松动是螺纹连接最常见的失效形式之一。论文从理论上分析了摩擦系数对螺栓连接松动性能的影响,并进行试验验证。利用螺栓摩擦性能试验机,测量了不同润滑条件下螺纹摩擦系数和螺母支承面摩擦系数;利用紧固件横向振动试验机,测试了横向循环载荷条件下,不同润滑状态的螺栓连接松动情况。经验证,螺栓摩擦系数越大越有利于防松。     

涂层对自锁螺栓锁紧力矩影响仿真及试验研究

为了解决螺栓连接松动失效问题，基于自主研制的航空用自锁螺栓，开展锁紧涂层对自锁螺栓锁紧性能影响的研究，探究涂层材料为二硫化钼(MoS₂)、尼龙11(PA11)和聚氯乙烯(PVC)时螺栓的锁紧效果。在探究螺栓连接松动机理的基础上，引入螺纹表面涂层以增大螺纹副间的摩擦因数，提高锁紧性能。采用有限元方法，通过建立螺纹轮廓数学模型，精确网格划分和边界条件载荷设定等，对三种航空用锁紧涂层材料的自锁螺栓锁紧力矩进行了仿真分析，并选择其中的一种材料进行了台架试验验证。结果表明：有限元仿真时，锁紧涂层材料为MoS₂、PA11和PVC,锁紧力矩平均值分别为1.06 N·m、1.95 N·m和2.18 N·m, PA11材料作为涂层时，更接近美标IFI524中最大锁紧力矩小于等于2.05 N·m的要求；台架试验验证涂层材料为PA11的锁紧螺栓锁紧力矩平均值为1.82 N·m,与仿真分析值相比在合理的波动范围内，PA11作为涂层材料满足实际生产需求。     

基于三维精确建模法的螺栓有限元分析

针对螺栓有限元分析建模困难和不完整螺纹造成计算精度不高的问题,分别采用三维螺旋模型和三维轴对称简化模型进行有限元计算,分别比较分析了对应各圈螺纹沿外轮廓方向的应力分布和螺纹牙根部最大等效应力。结果表明,两种模型均可较精确地计算出螺栓螺纹上各节点的应力,但三维螺旋模型法建模较困难、计算成本较高,三维轴对称简化模型法的计算结果能较好地反映螺栓的轴向力学特性,研究结果为改进螺栓连接受力状况和结构优化设计提供了理论依据。     

螺栓摩擦系数对连接防松影响的有限元分析

螺栓连接受横向振动载荷一段时间后,容易出现连接松动,夹紧力衰退,夹紧失效等现象.国内鲜见钎对螺纹连接松动现象的有限元仿真,文中利用ABAQUS有限元软件建立了螺栓连接模型,对连接松动过程进行仿真.以建立的松动模型为基础,通过对比几组螺栓连接的防松特性,得到了螺栓连接摩擦系数越大其防松性能越佳的结论,该结论与螺栓连接的摩擦力矩防松机理相吻合.     

Design optimization of spring of a locking nut using design of experiments

The bolt and nut is a representative fastener used in a machine assembly. When a load is repetitively applied to the bolt and nut assembly in the perpendicular direction of the bolt axis, the nut gradually loosens. To address this problem, nuts of diverse structures and shapes have been developed. In this study, a loose-proof locking nut is developed using a spring. The spring prevents the loosening of the nut by augmenting the axial load of the bolt. Three dimensional finite element models for the bolt, nut, spring and vibration plate are generated, and the loosening performance of the nut is analyzed using MSC/Marc, a commercial finite element analysis program. With the optimization technique based on the design of experiments, the shape and material of the spring are optimized. The optimal results are applied to the bolt and nut connection. The performance of the newly developed locking nut with a spring is compared to that of the general nut and bolt connection without a spring and the effectiveness of the locking nut is verified.     

变自由度螺栓夹紧机构设计及试验研究

为解决水下石油管道法兰连接机具20个螺栓的夹紧定位难题,运用变自由度机构构型设计方法,设计了变自由度螺栓夹紧定位机构,并对其不同工作阶段的不同功能结构进行分析,实现了成组螺栓的夹紧与释放。运用动力学仿真软件ADAMS建立螺栓夹紧机构的多体动力学模型,并对螺栓的夹紧过程进行动力学仿真,得到各螺栓的受力曲线,仿真结果表明,成组螺栓受力均匀,满足螺栓夹紧定位需求。研制了螺栓夹紧机构试验样机,进行了螺栓夹紧定位与释放试验,结果表明,螺栓夹紧机构能可靠地夹紧与释放螺栓,并能保证成组螺栓的定位精度,螺栓能成功引入螺母,验证了螺栓夹紧机构设计的合理性。     

基于代理模型的液压螺栓拉伸器优化设计

液压螺栓拉伸器是用于火电、核电、风电等大型设备螺栓连接的专用工具,具有结构紧凑、操作方便等优点。活塞是液压螺栓拉伸器中承受载荷的关键部件,如何减少结构应力是设计中最为关注的问题。针对高精度仿真模型在优化过程中需要耗费大量时间成本的问题,采用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS构建活塞的参数化模型,对其进行静力学分析;然后,构建代理模型替代高计算成本的仿真模型,对活塞应力进行优化。结果表明,在活塞体积增大2.52%情况下,最大应力降低5.61%,证明基于代理模型的优化方法对液压螺栓拉伸器优化设计具有一定的指导意义。     

基于多目标遗传算法的汽车起重机回转支承螺栓组联接优化设计

基于汽车起重机回转支承螺栓组的设计特点,建立了解决该类问题的螺栓组布局方案和非线性约束多目标优化数学模型。采用NSGA-II算法,对连接螺栓布置、设计参数进行了优化,验证了多目标优化模型的正确性和实用性,并实现了多方案设计,为螺栓的优化设计与决策奠定了基础,为杜绝螺栓疲劳断裂的安全隐患提供了解决方案。     

螺钉联接的可靠性优化设计

在鱼雷大段联接中,螺钉联接是一种广泛采用的方法.鱼雷壳体结构设计和强度分析过去一直采用以最大载荷、最小强度给出的安全系数来保证结构的可靠性,这里则提出使用可靠性理论和优化设计方法对螺钉联接进行再设计,并建立了相应的数学模型,利用遗传算法进行优化计算,经过计算取得了很好的成果.     

基于等效模型的铰制孔螺栓力学设计与优化

文中在常规有限元仿真基础上,引入螺栓轴向刚度与剪切刚度,建立了包含简化螺栓模型的系统级有限元模型。通过仿真获得了螺栓的轴向载荷与剪切载荷,计算结果表明,不同螺栓的初始载荷分布严重不均衡。以螺栓轴向载荷方差最小为目标,针对螺栓布局开展优化。优化后的结果表明,螺栓最大承载降低了29.5%,螺栓强度、寿命均满足设计要求。相较于传统螺栓建模的系统级有限元仿真,文中方法减少了有限元建模的工作量和后期计算资源需求,能够快速迭代,获得螺栓优化布局,从而有效降低螺栓件承载的不均衡性,提高连接可靠性。     

楔环联接的可靠性优化设计

在鱼雷大段联接中 ,楔环联接已经取代了螺钉联接 ,在实际中得到了应用。而目前设计楔环联接的方法是静强度方法 ,本文则提出使用可靠性理论和优化设计方法对楔环联接进行再设计 ,并建立了相应的数学模型 ,经过计算取得了良好的结果     

基于模型的螺栓松动状态监测方法

基于现有的模型损伤识别技术,提出了一种两阶段的螺栓状态长期在线识别方法:第1阶段识别螺栓连接中是否存在扭矩降低,设定了基于模态应变能的新损伤指标,并讨论了螺栓松动中非线性的表现;第2阶段识别松动螺栓的残余扭矩,以试验测得的前3阶局部振型,通过灵敏度修正识别螺栓连接中BEAM单元的弹性模量,建立了螺栓残余扭矩与BEAM单元弹性模量之间的对应关系;最后,使用两块通过螺栓连接的矩形钢板验证了该方法的有效性。试验结果表明,该方法能够快速识别出扭矩的降低,并识别其残余扭矩值是否已低于安全范围。     

风力发电机组中的高强螺栓计算及注意事项

风力发电机组中,重要的连接处均用高强螺栓连接,对高强螺栓的受力分析及使用性能应做充分的了解.根据螺栓受力变形图,推导出一套计算及校核风力发电机组连接螺栓强度的实用方法,并对高强螺栓在工程应用中的注意事项作了简要陈述.