摩擦离合器螺栓联接预紧力对疲劳寿命的影响

以气动摩擦离合器与变速箱联接螺栓为研究对象,通过预紧力的计算以及对螺栓疲劳寿命影响分析,给出了合理的预紧力矩范围。采用了有限元软件ANSYS对在预紧力与外载荷同时作用下的螺栓进行仿真计算,表明螺栓最大应力位置与实际失效情况相符,从而为有限元分析中施加预紧力载荷判断螺栓失效提供了可靠的理论依据和应用价值。     

确定法兰螺栓预紧力的EN法与Waters法对比研究

为了验证不同方法计算所得的螺栓预紧力能否满足密封性要求,选取2种不同尺寸和工况的管法兰-螺栓-垫片模型,进行有限元分析.运用ANSYS Workbench有限元软件建立三维模型,施加温度载荷后得到法兰系统的温度场分布.根据EN13445附录G和Waters方法确定了螺栓预紧力,分别作为初始预紧力施加在对应的管法兰系统上...     

多工况耦合法兰连接结构密封性研究

法兰连接结构广泛应用于工业生产领域,法兰处若发生泄漏,会影响设备正常运行,严重时还会对人员造成伤害,对环境造成污染。由此,对法兰连接结构的密封性进行研究,具有重要工程意义和价值。以法兰连接结构为研究对象,利用Waters设计方法和有限元分析方法,对不同预紧装配顺序,以及压力温度载荷工况、机械载荷工况、振动载荷工况的密封性进行分析。研究结果表明,螺栓预紧装配顺序、压力温度载荷工况下不均匀预紧、机械载荷工况、振动载荷工况均会对法兰连接结构的密封性造成影响,不同工况下预紧力丧失为20%～80%。在工程应用中,采用顺序紧固方式,在升温降温工况下,系统管道中管端载荷及振动载荷均会造成垫片接触应力分布不均匀,严重时可能导致垫片泄漏。对此,可以采用螺栓交叉拧紧、高温环境螺栓热紧工艺、双叠防松垫片等措施进行预防。     

基于ANSYS Workbench水轮发电机螺栓法兰连接有限元分析

根据机械设计理论,分析了只承受预紧力和预紧力与工作载荷同时作用两种情况下螺栓连接的受力情况,并利用ANSYS Workbench对水轮发电机螺栓法兰连接结构进行模拟,创建了有限元模型,施加了相应的约束、预紧载荷与工作载荷,进行了结构静力学分析.有限元分析结果与理论运算结果进行比较,有限元模型的正确性、可靠性得到验证.该模拟分析结果为螺栓的选用与装配提供了依据,提高了产品的可靠性和设计水平.     

600t硝酸吸收塔吊装抱箍设计计算

提出了一种适用于大吨位薄壁筒吊装的新型抱箍结构,推导出了竖向载荷作用下螺栓预紧力计算公式。以600 t硝酸吸收塔吊装为例,利用ANSYS有限元分析软件建立了抱箍的有限元模型,通过合理边界条件的施加,探讨了弯矩作用对螺栓预紧力的影响。结合竖向载荷作用下螺栓预紧力计算公式计算出了抱箍安全吊装所须的螺栓预紧力,并在此基础上对抱箍进行强度校核,该抱箍强度满足要求。     

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。     

基于有限元法的螺栓连接结构模态参数识别

通过有限元预紧力单元模拟螺栓预紧力的方法计算量较大,不太适合大型螺栓连接结构的工程计算。基于有限元软件MSC./Patran,将螺栓连接结构视为层单元,应用层单元法和多点约束技术对典型的L形螺栓连接结构建立了有限元模型,并完成了模态分析,将模态计算结果与完全刚性连接的一体化简化模型的模态分析结果及实际结构的模态实验结果进行了比较。研究表明,该方法的计算结果与实验结果较一致,且计算量小,为有预紧力作用下螺栓连接结构的有限元计算提供了准确可靠的计算方法。     

导弹关键舱段螺栓联接的有限元分析及预紧力研究

螺栓组联接是导弹舱段间联接的一种常用形式。针对某型号导弹关键舱段间螺栓联接结构在一定预紧力状态下的防松问题,对螺栓联接预紧力范围进行研究。首先利用螺栓强度理论与结构设计要求得到联接螺栓的初始预紧力范围值;然后,通过有限元软件对导弹舱段间螺栓联接结构进行局部有限元分析,对预紧力范围进行校核;最后,对导弹联接螺栓施加预紧力与弯矩组合载荷进行有限元分析,优化预紧力范围,并推导得出预紧力与工程安装扭矩之间的转换关系。     

直驱式抽油机地脚螺栓的有限元分析

基于ANSYS Workbench软件对直驱式抽油机8型机地脚螺栓进行分析研究,建立了直驱式抽油机的有限元简化模型,同时对抽油机地脚螺栓进行了理论计算,仿真数据与理论值对比基本吻合,证明了模型简化的合理性以及有限元分析的准确性。针对不同工况栽荷下抽油机地脚螺栓的受力进行了分析计算,得到不同工况载荷下地脚螺栓的应力分布云图,对工作载荷下基础不同倾斜角度时的地脚螺栓受力进行了有限元分析,得到了基础倾斜角度对地脚螺栓的应力影响规律,同时对螺栓进行疲劳分析,得到螺栓整体疲劳寿命和疲劳安全系数,通过分析可以有效的预测地脚螺栓的断裂,为该系列抽油机安全性能分析提供有力的依据,提高了该产品在市场的竞争力。     

GFRP夹层结构螺栓连接的多参数分析

针对升降舵前纵墙采用螺栓连接形式的PMI泡沫夹层GFRP结构进行了不同参数下的结构安全性分析。首先通过试验确定PMI泡沫与GFRP复合材料层合板的力学性能,并结合CCAR23部对气动载荷与惯性载荷的要求,对该结构在实际工况下的载荷进行了分析,确定其合适的螺栓预紧力和螺纹副摩擦系数;在此基础上结合装配配合公差(f7/H10),最终确定有限元计算的参数组合。然后根据PMI泡沫和GFRP层合板的力学性能特性,采用ABAQUS软件对PMI泡沫和GFRP复合材料层合板建立夹层结构螺栓连接有限元模型,并结合工况载荷、螺栓预紧力、摩擦系数和装配配合公差计算不同参数组合下结构的安全性。通过分析得到如下结论：(1)螺纹副接触摩擦系数的合理增加可有效减小夹层结构螺栓孔边应力集中,以增加结构的安全性;(2)螺栓与螺栓孔之间间隙的增加会增加孔边应力集中系数,造成结构的安全性减小;(3)在结构安全强度范围内,增加螺栓预紧力可以提高连接结构的连接疲劳强度和可靠性。     

螺栓预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响研究

通过弹簧单元和杆单元模拟轴承滚动体与沟道间的接触,对螺栓进行简化,并采用预紧力单元法施加螺栓预紧力,建立带有螺栓的转盘轴承有限元模型,研究非均布预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响。研究结果表明:滚动体与沟道之间的的最大接触载荷与螺栓预紧力成正比,非均布螺栓预紧力能够减小滚动体的最大接触载荷,进而为安装转盘轴承提供理论支持。     

快开门法兰-活节螺栓-垫片系统三维有限元分析

利用ABAQUS软件,在考虑螺栓预紧力和筒体内压的作用下,对快开法兰-活节螺栓-垫片连接结构进行了有限元应力分析计算,按照JB4732-1995《钢制压力容器———分析设计标准》对关键部位进行了应力线性化处理,并利用此结果进行了应力校核。结果表明,关键部件的应力满足强度的要求。     

某柴油发动机主轴承盖螺栓的动力学性能分析

主轴承盖螺栓作为发动机中重要的紧固零件,因工作中承受着复杂的动态激励载荷容易发生疲劳失效。在考虑装配预紧力、曲柄连杆惯性力和气体作用力的情况下,采用有限元方法建立了主轴承盖螺栓联接结构动态分析力学模型,分析了主轴承盖螺栓在复杂激励载荷下的应力分布特点,探讨了装配预紧力、曲柄连杆惯性力和气体作用力等重要工作参数对螺栓螺纹牙根部和最大应力截面中心区域应力分布的影响。结果表明,气体作用力是主轴承盖螺栓重要的外部冲击载荷;主轴承盖螺栓最大应力截面中心区域等效应力随着预紧力的增加而增大;工况(转速)对主轴承盖螺栓的受力影响不显著;螺纹牙根部最大应力区域径向等效应力在螺纹牙根部附近急剧下降,其后至螺纹中心逐渐减小。研究对主轴承盖螺栓可靠性和疲劳寿命设计具有一定的理论参考价值。     

横向振动下的螺栓连接松动分析

针对螺栓连接结构受横向载荷时的松动问题,建立横向载荷作用下的螺栓连接平板结构有限元模型,并考虑螺栓材料塑性影响,分别探究平板在横向载荷作用下螺栓的初始预紧力、载荷的幅值及频率对螺栓松动的影响。结果表明：初始螺栓预紧力增大,则振动过程中螺栓预紧力下降速度降低,对螺栓防松有利;载荷振幅是影响螺栓松动的主要因素,载荷振幅由0.2 mm增大至0.3 mm时,螺栓预紧力减小了40%;载荷频率对预紧力下降影响不明显。仿真结论与实验结果规律具有较好的一致性,从而验证了分析模型的有效性。     

多因素下氧化石墨烯无石棉垫片应力场数值模拟

针对氧化石墨烯无石棉垫片的实际工作情况,建立螺栓法兰系统三维有限元模型,并运用Abaqus软件研究螺栓预紧力、介质内压及垫片尺寸3种因素对氧化石墨烯无石棉垫片应力场的影响;采用稳态温度场对不同介质温度因素进行研究,模拟实际工况下垫片的温度场及应力场分布。结果表明：垫片应力随着螺栓预紧力增大而增大,随着内压载荷及垫片宽度增大而减小;最高温度存在于垫片内侧,且随着介质温度升高,垫片内外侧温度差逐渐的增大;垫片应力沿径向由内到外呈现递增趋势,随着介质温度升高,垫片应力减小;垫片应力沿外侧周向分布不均匀,呈45°为一个周期变化。     

基于ANSYS的凹凸管法兰系统密封性能研究

运用ANSYS有限元分析软件,建立凹凸管法兰系统的热-结构数值模型,对系统内各组件的应力与温度对系统密封性的影响规律进行分析。结果表明:法兰管道与螺栓外侧法兰外缘所受应力相对较小,螺栓内侧法兰所受应力相对较大;在预紧、预紧+内压、预紧+内压+温度3种工况下垫片的径向应力过渡方式均为由大变小再变大的变化趋势,且在预紧工况下垫片的压应力最大;自螺栓底面至顶面螺栓轴向应力呈逐渐增大再减小的变化趋势。     

基于ANSYS的盲孔螺栓联接的有限元仿真

针对以获得螺栓预紧效果为目标的螺栓有限元仿真问题,提出一种基于ANSYS的简单可靠易行的模拟盲孔螺栓联接有限元仿真的方法.该方法采用节点耦合来模拟螺纹幅的联接作用,并通过 ANSYS自带的预紧单元在螺栓中施加预紧力来实现螺栓的预紧效果.有限元和理论计算结果表明,最大应力发生在螺纹第一牙的位置,第一牙约承受30％的载荷,应力的分布与用真实螺纹联接一致.     

板间摩擦对飞机典型连接件细节应力的影响

基于Ansys软件,提出了一种适用于高锁螺栓过盈配合连接件的螺栓预紧力准确模拟施加方法。考虑螺栓过盈配合、螺栓预紧力等特征,对飞机典型连接件的三维有限元弹塑性模型进行了建立。计算了不同板间摩擦下连接件危险部位的最大等效应力,并通过分析连接件上2个点应变值的变化规律,得出最大等效应力变化的原因。结果表明,最大等效应力随板间摩擦因数的增加,呈现先减小再增大的趋势,且为连接件板间的摩擦力传载和连接件上下板两自由端外翘综合作用的结果。该分析计算结果可为此类连接件的有限元分析和耐久性设计提供参考。     

预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值方法研究

基于螺纹连接的精细有限元模型,提出了预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值模拟方法。针对螺纹接触,采用常规接触面定义方法定义了两组螺纹接触对,以对称罚函数法处理螺纹接触,并采用指数型接触压力-过盈关系;在已建立螺纹连接旋转模型条件下,采用直接在六角螺母的一对侧面上直接施加力偶矩的方法定义预紧力载荷,较传统方法更简单,且与实际更相符;采用先进行纯预紧力状态下的静力学响应分析,再将分析结果作为动力学响应分析的初始构型的方法,解决了预紧力载荷静态响应和冲击载荷动态响应间的静动耦合问题。最后,针对预紧力状态下口型含螺栓连接结构在钢球撞击下的响应问题,采用该方法进行了动力学响应分析,并将计算结果与实验结果进行了比较。误差分析结果表明,小球3 m和5.5 m跌落撞击条件下,应变响应前两个波脉宽以及幅值,计算结果与实验结果误差在20%以内。     

树脂基复合材料风扇机匣安装边连接强度研究

围绕航空发动机树脂基复合材料机匣安装边连接结构在温度环境和不同预紧力工况下的拉伸强度进行研究,针对此问题进行安装边模拟试验件单轴静拉伸试验和仿真分析.试验结果表明,室温情况下,螺栓预紧力会增加连接结构的刚度.200℃环境下,连接结构强度下降明显,且整个加载过程呈现出更强的塑性.有限元仿真结果与试验结果吻合较好,通过对仿真结果损伤形式的分析表明,连接结构承载能力主要取决于树脂基体的性能.