基于虚拟材料方法的螺栓预紧力模拟的研究

螺栓的预紧力是影响螺栓连接面力学特性的一个重要的因素,在精度需求较高的含螺栓连接的有限元分析中,需要考虑螺栓的预紧力。运用虚拟材料方法模拟模态分析中的螺栓预紧力,首先根据结合面的参数计算各个预紧力下的虚拟材料属性,在有限元软件中建立含虚拟材料连接面的模型,仿真得到螺栓连接板件的固有频率和振型。仿真结果跟模态实验结果一致,验证了采用虚拟材料方法模拟螺栓预紧力的有效性,为装配体的有限元建模提供了途径。     

基于等效接触区域的螺栓连接结构模态分析

螺栓连接的动力特性将直接影响到结构在振动环境下的响应。首先,分析了螺栓连接件在预紧力作用下接触面连接区域的范围;然后,通过有限元非线性静力分析方法,建立了预紧力作用下螺栓连接的有限元模型,取得了预紧力作用下螺栓连接的最大应力作用区域,定义该作用区域为螺栓连接的等效接触区域,将等效接触区域粘接起来模拟螺栓连接的连接区域,从而将螺栓连接的非线性问题转化为线性问题;进而,对等效接触模型和"刚化"模型进行了有限元模态分析,得到了两种模型的动力特性。最后,将有限元模态分析得到的结果和试验模态分析的结果进行了比对,验证了等效接触模型的正确性。     

风电机组轮毂螺栓连接建模与接触强度分析

高强度螺栓是大型风电机组中重要的连接件。针对其接触强度分析,以某MW级风电机组中轮毂法兰与变桨轴承及主轴法兰螺栓连接为研究对象,基于VDI2230螺栓连接设计准则,首先建立了螺栓螺旋副接触刚度数学模型,提出采用等效梁模拟螺栓连接,并对轮毂螺栓连接进行有限元建模。在预紧力作用和极限工况下,分别对轮毂螺栓连接的接触强度进行了计算。结果表明,等效梁可准确模拟螺旋副接触力的传递;且在极限工况下,轮毂螺栓连接不会发生屈服破坏。提出的螺栓连接模型为螺栓接触强度分析提供了一种较为高效、准确的建模方法。     

反应堆压力容器螺栓预紧过程分析

以某核反应堆压力容器制造厂水压试验承载要求为基础,借鉴国内反应堆压力容器水压试验的螺栓预紧经验,采用ABAQUS有限元分析软件模拟该反应堆压力容器的三级预紧过程,分析螺栓预紧后的法兰变形及螺栓载荷变化情况,优化螺栓预紧控制程序。     

螺栓预紧力对螺栓结合面特性参数的影响规律研究

高精度空气静压轴承中螺栓结合面的特性受组成结合面的构件的材料、接触面的形貌、接触面的几何精度、接触面的接触形式等因素的影响,其中影响最为显著的是螺栓预紧力。通过有限元仿真和实验模态分析方法辨识了螺栓结合面的特性参数,并研究了螺栓预紧力对螺栓结合面特性参数的影响规律。发现,随着螺栓预紧力的增加,螺栓结合面特征频率随之增加;当螺栓预紧力增加到一定数值时,螺栓结合面在有限元仿真时可以定义为绑定接触。     

风机叶片根端连接螺栓的参数化建模及分析

利用有限元分析软件ANSYS参数化设计语言即APDL,高效快速建立参数化风机叶片连接部分的有限元模型。通过高强度叶根螺栓连接叶片根部和变桨轴承外圈,并对螺栓施加一定的预紧力。在预紧力和外部载荷共同作用下,ANSYS进行接触非线性计算,对叶根螺栓进行静力结构分析和强度校核,为叶片根端连接的设计优化提供指导。通过该方法可以提高叶片根端模型建模效率,缩短连接螺栓设计及校核周期。     

低温BOG压缩机气缸螺栓预紧研究

采用有限元方法对BOG压缩机气缸螺栓进行了模拟计算,得到了预紧螺栓在压力、温度载荷作用下的应力和接触状态.分析了材料属性、预紧力矩值、螺栓排列方式及螺栓个数等对螺栓连接性能的影响.研究结果表明,当气缸和缸盖采用奥氏体不锈钢材料时预紧力矩应比常温下取得大,而采用Ni35时常温下的预紧力矩即可以满足要求;预紧力矩取值越大,被连接件结合越紧密,但同时螺栓的应力也越大;螺栓排列越靠气缸内侧时,所需预紧力越小;而螺栓个数的选取应兼顾气缸密封状态和螺栓应力状态.     

某称重仪传感器螺栓连接预紧力分析及优化

以称重仪传感器为分析对象,了解螺栓预紧力对局部结构变形的影响,并寻求最优预紧力。采用Pro/e三维建模软件建立称重仪传感器的几何装配体,建立了精确的螺栓螺纹三维模型;运用ANSYS Workbench软件构造有限元分析模型,对受螺栓预紧力影响的局部结构进行预应力模态分析及静强度计算,得到局部结构相应的应力、应变和位移云图,最后建立螺栓预紧力与结构应力的关系曲线,确定最优预紧力值。模拟分析结果为称重传感器连接螺栓预紧力的确定提供了依据,对产品的设计应用具有指导意义。     

MW级风力发电机组轮毂连接螺栓接触强度分析

根据认证(GL)规范,运用有限元分析软件,对某MW级风力发电机组轮毂与叶片螺栓连接、轮毂与主轴螺栓连接进行了接触分析.分析了该轮毂连接螺栓在预紧力工况和实际工作工况下的接触强度.总结了基于GL规范对螺栓接触强度分析的方法.     

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.     

低预紧扭矩螺栓连接悬臂梁的2倍谐振响应

为准确获得光电设备中螺栓连接对系统结构动态响应特性的影响,研究了装配连接环节导致的非线性振动特性。采用单螺对栓连接悬臂梁模型,对螺栓连接引起的结构振动特性的改变进行了研究和实验。利用接触有限元方法对低预紧扭矩下结构非线性振动特性进行了时域数值积分仿真分析,给出了不同激励量级周期受迫激励下的相轨迹曲线;结合快速傅里叶分析方法,指出此模型在低预紧扭矩下存在1/2频率激励下的谐振现象。基于激振器实验,给出了实验自由振动响应幅值和受迫振动响应幅值的变化,证实了仿真结果的准确性。数值仿真和激振器实验均表明:激励量级越大,螺栓连接引起的非线性振动中自由振动分量对结构动态响应的影响越大。该方法对开展后续连接结构的非线性振动特性的研究有指导意义。     

子模型方法在风力机法兰连接有限元分析中的应用

风力机塔筒法兰连接尺寸大,螺栓连接多,对其进行有限元分析时,由于网格数量大,接触体多,所以计算时间较长,效率过低。为解决这类问题,将子模型方法与有限元计算相结合,分别在预紧力工况和工作工况下进行接触非线性有限元分析,得到接触应力随接触状态的变化情况,提高了工作效率,为大型零/部件的有限元分析提供了参考。     

基于紧密度要求的非金属垫片应力场数值模拟

针对密封垫片的实际工作情况,将螺栓-法兰-垫片连接系统看成一个整体进行分析研究,并考虑系统中各元件之间的相互作用。以ASME B16.5标准中的NPS4 Class150法兰为例,建立螺栓-法兰-垫片连接系统的参数化三维有限元模型,模拟垫片材料的非线性行为。采用预紧单元模拟螺栓的预紧作用,研究了在不同预紧力和内压载荷的作用下,垫片应力的变化规律。研究结果表明:垫片应力的大小随着螺栓预紧力的增加而增大;随着内压载荷的升高,垫片的应力沿径向和周向分布更加不均匀。研究结果为螺栓-法兰-垫片连接系统的密封性能分析以及有限元法在该领域的应用提供了依据。     

齿板啮合连接强度影响因素研究

对铝合金齿板啮合连接强度及影响因素进行了实验研究与有限元分析。研究结果表明：当齿数较少时,齿板啮合连接强度随着齿数的增多而近似线性增大,当齿数较多时,随着齿数增加,齿板啮合连接强度增大趋势渐缓;齿板啮合连接强度随着齿高或齿宽的增大而近似线性增大,同时,随着螺栓预紧力的增大,齿板啮合连接强度呈现先增大后减小的趋势,因此,实际工程中需选择合适的螺栓预紧力,以提高结构连接强度。     

PTFE缠绕垫片旋转法兰的强度及密封性能研究

带垫片的螺栓法兰为压力容器管道的重要连接件,现行的基于Waters算法的规则设计难以保证法兰连接承受复杂载荷的完整性及密封有效性,根据欧盟标准BS EN 13445-3-2009附录GA的设计原则,建立PTFE缠绕垫片的压缩回弹本构关系,采用3D非线性有限元方法分析垫片及螺栓连接的旋转法兰组件受到内压及外载作用的强度及密封性能,结果表明螺栓预紧及操作条件下垫片法兰的密封性能及强度性能满足要求,螺栓预紧力的确定与内压及外载的大小,动态变化的垫片压应力、螺栓分散性有关。     

螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响北大核心

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。     

机械螺栓法兰连接的有限元力学模型比较研究

机械螺栓-法兰连接结构中存在着复杂的接触、摩擦和预紧等非线性因素.螺栓-法兰连接结构的有限元力学模型应当充分包含这些因素.首先介绍了连接结构接触分析的有限元法理论,然后比较研究了二维轴对称力学模型和三维实体模型在螺栓一法兰连接结构建模中的差剐,之后研究了温度载荷法、过盈配合法和等效外载法等三种不同的螺栓预紧力建模方法.计算结果表明:二维模型在处理螺栓-_法兰连接结构上计算耗费小,但计算精度较三维模型差别较大,结果粗糙;三种预紧力模拟方法都能模拟螺栓预紧载荷,但在适用范围、等效方法和计算精度等方面有区别.     

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.     

CPR1000反应堆压力容器主螺栓预紧过程分析

论述并分析了采用单体螺栓拉伸机预紧CPR1000反应堆压力容器主螺栓的过程,并在此基础上对比分析了各组主螺栓在同一拉伸阶段使用相同拉伸载荷和使用不同拉伸载荷两种预紧方式对主螺栓残余预紧载荷分布的影响,结果表明:预紧后面的主螺栓会对已预紧的主螺栓产生卸载影响;随着对各主螺栓的进一步拉伸,各主螺栓残余预紧载荷的均匀性和离散度会更好;采用对各组主螺栓在同一拉伸阶段使用不同拉伸载荷的预紧方式,其主螺栓残余预紧载荷的均匀性和离散度均要优于使用相同拉伸载荷预紧方式的对应值,且其最终需进行残余预紧载荷调整的主螺栓数量明显减少。     

螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。