航空发动机盘轴连接结构螺栓组弹性相互作用的规律

螺栓连接是航空发动机转子盘轴结构最常用的1种连接方式,螺栓之间的弹性相互作用对螺栓残余预紧力往往具有显著影响,进而影响盘轴间预紧力及界面压力一致性。首先分析了螺栓组弹性相互作用基本原理,建立残余预紧力随预紧过程演化模型;结合航空发动机低压涡轮轴盘连接特征,建立螺栓组弹性相互作用简化分析模型,分析材料属性,盘轴厚度、螺栓孔中心距、螺栓孔大小、螺栓数量等盘轴尺寸,以及初始预紧力、拧紧顺序等工艺参数对螺栓组弹性相互作用的影响,并结合试验进行验证,研究结果为盘轴连接结构设计及工艺设计提供理论依据。     

轴套长度对被连接件压缩变形体形状影响的研究

螺栓连接结构在其夹紧区域内压缩变形量的计算会受到压缩变形体形状的影响.为了探究更适宜的压缩变形体等效方式,基于压应力4次分布理论修正了与轴套接触的被连接件内压缩变形体的最小外径,得到被连接件轴向压缩变形量的修正解析式.对有限元仿真的节点应力进行曲线拟合和数值积分计算,得到螺栓的轴向压缩变形量.结果表明:螺栓连接结构夹紧...     

CFRP连接孔几何误差对螺栓连接结构拉伸强度的影响规律研究

针对CFRP沉头螺栓连接孔制孔几何误差对连接结构拉伸强度的影响规律开展了相关研究。为了更为准确预测连接结构的应力变化情况,首先基于准静态试验建立了TC4ELI钛合金的本构模型,并基于Hashin失效准则以及界面的双线性本构建立了复合材料模型,在此基础上形成了复合材料沉头螺栓连接结构的有限元模型,并针对3个主要的制孔误差对连接结构力学性能的影响进行了数值模拟以及实验验证。研究结果表明所建立的有限元模型能够较为准确地预测连接结构失效形式以及拉伸强度。其次,相较于沉头角度以及倒角半径误差,沉头深度几何误差对最终连接结构最大应力值的影响最为显著,同时锪窝孔尺寸上下偏差对连接结构拉伸性能的影响具有较为明显的差异性。     

螺栓连接有限元模型的弹性接触研究

采用刚性梁单元模拟螺栓连接结构来进行有限元分析不能准确计算螺栓连接区域的应力。根据真实螺栓连接结构的特点和连接原理,提出了基于弹性接触的螺栓连接模型,该模型引入GAP单元定义了被连接件之间的弹性接触与摩擦条件,并用实验验证了该方法的有效性。     

相变诱发塑性钢板的非弹性回复行为及其对回弹的影响

分析相变诱发塑性钢板因塑性变形而引起的非弹性回复行为.通过相变诱发塑性钢板在不同应变水平下单向拉伸试验,对变形前后的微观组织进行扫描电镜金相观察,用位错理论对非弹性回复的机理进行分析,重点对相变诱发塑性钢板卸载后的应变回复的组成及其随塑性应变的变化规律进行详细的讨论,通过试验数据的拟合建立弹性模量模型.将该模型引入有限元软件中进行U形件的回弹仿真,并进行试验验证.研究表明:相变产物马氏体引起微观结构改变,导致相变诱发塑性钢板具有显著的非弹性回复行为;相变诱发塑性钢板卸载后的应变回复由弹性部分和非弹性部分组成,其中非弹性回复所占比例最高可达20%;采用建立的弹性模量模型的回弹仿真结果与试验值吻合较好.     

垫片外缘最大应力对螺栓法兰连接结构泄漏率影响

螺栓法兰连接广泛的应用于石油化工等过程装备中,其是最重要的静密封连接形式之一,失效的主要原因是泄漏。利用有限元法对垫片的平均应力和外缘最大应力关系进行分析研究;采用解析方法预测螺栓法兰连接结构的泄漏率,并与试验结果进行对比,研究了垫片外缘最大应力与泄漏率之间的关系。结果表明,随着螺栓载荷的增加,法兰偏转程度增加,垫片平均应力与垫片外缘最大应力的差值逐渐增大;垫片外缘最大应力较平均应力对连接结构泄漏率影响更大。     

微粒子喷丸对螺栓连接结构性能的改善研究

由于铁路机车车辆在运行过程中经常出现螺栓连接的松动，螺栓疲劳断裂等导致螺栓连接性能下降的问题，影响行车安全。为了改善螺栓的安全性能，本文使用平均粒径55μm的高速工具钢球对常用的M12商用螺栓螺杆表面进行微粒子喷丸强化处理。测试了微粒子喷丸前、后螺栓扭矩系数以及螺栓轴向预紧力的下降情况和横向循环加载周次间的关系。结果表明，微粒子喷丸处理能够有效降低螺栓扭矩系数的分散程度，并减缓横向循环加载时轴向预紧力的下降。通过以上研究发现，微粒子喷丸处理后螺栓性能改善的原因可以主要归结于：(1)降低了约一倍的螺栓表面粗糙度；(2)螺栓表层硬度被提高了约20%；(3)在螺栓表层引入了大量额外的残余压应力。上述因素均在一定程度上降低了扭矩系数的分散性并提高了螺栓的疲劳强度。     

VDI 2230标准关键参数对螺栓强度校核的影响研究

在根据德国VDI 2230标准校核螺栓强度的过程中,会涉及有一定取值范围的参数,参数的不同取值会影响螺栓强度的校核结果。以地铁吊装设备为研究对象,分析计算各工况作用下主要部件的静强度,并通过改变接触面摩擦因数、螺纹摩擦因数、拧紧因数等VDI 2230标准关键参数,确认关键参数对螺栓强度校核的影响,并给出校核的安全及危险计算值。所做研究可以为地铁吊装设备的螺栓选取提供技术支持。     

基于螺栓-法兰连接紧密性理论的弹性垫圈优化设计

提出了带有弹性垫圈的螺栓-法兰连接系统紧密性分析方法,并以弹性垫圈的最大回弹量为优化目标,建立了优化设计的数学模型,编制了设计程序。采用该方法既可对系统进行泄漏率定量预测,亦可依据最大允许泄漏率准则对系统进行紧密性设计。该设计方法方便省时,设计结果合理。针对某厂高温换热器设计了螺栓．法兰连接用弹性垫圈,解决了密封连接系统由于经常开停车且工况波动较大而引起的长期严重泄漏问题。     

基于C程序的螺栓非等强度计算应用

借助于C程序计算,对轴系传递动力过程中,由于连接螺栓质量欠佳或失效,导致连接件受载不均的故障,作了详尽的分析。     

螺栓与孔间隙对紧螺栓连接板孔周应力的影响

为研究螺栓与孔间隙对单搭接单螺栓连接板孔周应力水平的影响规律,基于弹性力学方法建立螺栓连接板孔周应力分析模型,讨论影响孔周应力水平的各种因素;以单搭接单螺栓连接板为对象,建立螺栓连接板的参数化有限元模型;通过算例分析螺栓与孔间隙变化对紧螺栓连接孔周应力水平的影响。结果表明:当圆孔直径与螺栓直径之比值在1～1.3之间时,孔周应力平均水平沿圆孔深度方向逐渐降低;但是螺栓与孔间隙对板上表面和下表面的孔周应力作用规律不同,在板上表面或孔中间位置,孔周应力随孔隙增大而减小,在板下表面位置,孔周应力分布呈开口向上的抛物线;当圆孔直径与螺栓直径之比值在1.1～1.2之间时,孔周应力不受孔隙大小影响。     

风电机组主轴承内圈结构形式对连接螺栓强度的影响分析

以某风力发电机组的轮毂与主轴承连接螺栓强度分析为研究对象,分别采用两瓣式和三瓣式的主轴承内圈结构形式,使用ANSYS软件对轮毂与主轴承连接螺栓进行有限元建模计算,分析其极限强度、疲劳强度及主轴承内圈接触面的开口和滑移情况.结果表明:采用两瓣式的主轴承内圈结构形式,其极限强度和疲劳强度较好,但主轴承内圈接触面的开口和滑移...     

结构刚度对机翼连接件连接螺栓载荷分配的影响

机翼连接件是静不定结构,载荷的传递很难用传统的静定结构进行受力分析。利用PATRAN/NASTRAN软件对机翼连接件进行有限元建模,对连接件存在的螺栓连接和端面接触问题,进行了合理的有限元模拟,重点分析了翼型结构特性对螺栓载荷分配的影响。为比较结构刚度变化对螺栓载荷的影响,分别调整连接件局部刚度和结构整体刚度,通过有限元分析,得出了螺栓载荷分配随结构刚度的变化规律,对机翼连接结构设计具有一定的参考价值。     

螺栓组布局对连接结构承载能力和剪切刚度的影响

螺栓连接广泛运用于航空航天与机械工程等领域,其承载能力与剪切刚度是衡量连接可靠性的重要指标。以单搭接螺栓组连接板为研究对象,从分析螺栓连接板的剪切失效过程出发,建立螺栓连接板的等效剪切刚度模型,应用静力拉伸实验测试螺栓连接板的位移载荷响应曲线,讨论螺栓组布局对承载能力和刚度的影响。结果表明：螺栓组布局角度对连接板的承载能力和剪切刚度有一定的影响,布局角度从0°增加到45°时承载能力和刚度逐渐减小,布局角度从45°增加到75°时承载能力和刚度逐渐增大;螺栓组布局角为0°时,连接板承载能力与等效剪切刚度最大,而布局角为45°时最小;不同布局角下连接板的承载能力最大约相差11.05%,等效剪切刚度最大约相差12.02%。     

联接螺栓对鼓筒转子临界转速影响的研究

针对航空发动机转子采用螺栓进行分段装配的特点,构建了一种螺栓联接鼓筒转子模型。利用ANSYS Workbench软件中Modal模块分析了不同螺栓数量、不同螺栓直径和不同螺栓预紧力下鼓筒转子的临界转速,分析结果表明:螺栓联接鼓筒转子的临界转速低于刚性简化后鼓筒转子的临界转速;增加螺栓数量可提高鼓筒转子的第1阶和第2阶临界转速,降低第3阶临界转速;增大螺栓直径可提高鼓筒转子的前3阶临界转速;增大螺栓预紧力可提高鼓筒转子的前3阶临界转速。     

表面处理对钢结构用高强度螺栓连接副扭矩系数的影响

钢结构用高强度螺栓连接副扭矩系数的检验是该产品技术条件中必须检验的项目之一。由于高强度螺栓连接副主要用于铁路、工路桥梁、锅炉钢结构、工业厂房、高层民用建筑、塔桅结构、起重机械等一些较为重要的设施和场所中，所以钢结构用高强度螺栓连接副的各项技术要求相对来说都比较严格，而连接副扭矩系数是否合格，则直接关系到整体钢结构连接的成功与否，     

风机齿轮箱漏油对塔筒螺栓连接的影响

通过对风机齿轮油特性的阐述,和对不同载荷下螺栓连接处受力情况的详细分析,得出螺栓在不同载荷下的平衡条件公式,以及齿轮油外泄对螺栓连接摩擦因数和转矩系数的影响。从而推导出齿轮油外泄在螺栓连接上时,导致螺栓连接松动的主要原因。     

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。     

钉/孔摩擦对复合材料机械连接强度的影响研究

建立了复合材料层合板单钉连接强度分析的三维模型,模型考虑了螺栓-孔接触面的摩擦效应。研究结果表明,在各个铺层中,随着摩擦系数的增大,周向应力和径向应力减小。螺栓-孔接触面摩擦系数对复合材料的拉压强度和剪切强度有较大影响,在一定范围内增加摩擦系数将会提高接头的极限破坏载荷。     

制孔垂直度偏差对复合材料螺栓连接强度的影响规律研究

螺栓连接是飞机复合材料零件连接的主要方式,已有研究主要考虑复合材料细观结构、失效准则、接触属性和螺栓螺纹细节等方面,对于复合材料制孔中制孔垂直度偏差缺乏相应的研究。本文依据ASTM标准建立有限元仿真模型,研究制孔垂直度对连接强度的影响规律,并通过单向拉伸实验进行了对比验证。结果表明,复合材料制孔垂直度偏差会对螺栓连接强度产生影响。