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。     

一种叉耳连接结构的刚度和强度分析

叉耳连接结构是一种广泛应用于导弹尾翼连接的结构形式。主要针对某次尾翼静力试验中该类结构在刚度和强度方面出现的问题,建立了等效简化有限元模型,系统分析了螺栓布局、被连接件刚度匹配、螺栓/螺栓孔间隙以及螺栓预紧力对叉耳连接刚度、承载能力的影响。最后,根据分析结果,结合产品工艺性,对原叉耳结构进行了改进,并通过仿真验证了结果的正确性。     

树枝切削性能试验研究

设计了树枝切削试验装置,研究了树枝直径和树枝喂入角对树枝切削力变化过程、最大切削力和切削功的影响。试验研究表明,树枝直径和树枝喂入角的变化对最大切削力和切削功的影响很大,当树枝直径从57mm增大到114mm时,最大切削力从14.4kN增大到48.9kN,增大2.4倍,而所需做的功从0.585kJ增加到3.6kJ,增大5.2倍;当树枝喂入角从0°变化到45°时,最大切削力下降约42%,切削功下降约26%。该研究结果为树枝粉碎机切削装置的设计和动力的选配提供了可靠的依据。     

含预埋件层合板螺栓连接结构剪切性能的试验研究

层合板螺栓连接的设计是结构设计过程中必不可少的重要环节,为对比分析含预埋件层合板螺栓连接结构与无预埋件层合板螺栓连接结构剪切性能的差异,以及含不同预埋件层合板螺栓连接结构剪切性能的优略,根据ASTM D-5961标准设计相应的试验件,进行不同层合板螺栓连接结构剪切性能测试。结果表明:含预埋件的连接结构的承载能力较强,尤其是钢板预埋件的连接结构,其承载能力约为其他两种连接形式的2倍;含套筒预埋件层合板螺栓连接结构的强度数值偏差最小,即性能更稳定。     

螺栓布局对加工中心刚度的影响

螺栓连接是机床各个部件间主要的连接形式,其连接质量的好坏直接影响到机床的刚度,因此采用SolidWorks三维建模软件建立加工中心实体模型,运用ANSYS Workbench有限元分析软件以DVG850高速立式加工中心床身和立柱的连接为例分析螺栓连接对整机刚度的影响,通过分析得出立柱与床身结合面处两端的螺栓受力变形最大,因而螺栓布局时应向两端面集中,同时内侧也应增添螺栓数量。改进结果显示在基本不改变机床整体结构的情况下只改变螺栓的布局对整体刚度的影响是十分显著的。     

限幅激励式压电发电机性能分析与试验

为提高旋转式压电发电机的可靠性及有效带宽,提出一种限幅激励式压电发电机,利用凸轮激励压电振子使其发生幅值可控的单向变形。从理论和试验两方面研究凸轮升程与升角、激振力及弹簧刚度等对发电机输出性能的影响规律。研究结果表明,利用移动凸轮限幅激励压电振子可获得无明显峰值、较平坦的电压幅频特性曲线;其他条件相同时,降低凸轮升程有助于降低最大输出电压、拓宽有效转速带宽,凸轮升角(30°~45°)增加对最大输出电压无影响、但可拓宽有效转速带宽,增加激振力可拓宽某一输出电压所对应的有效带宽,复位和缓冲弹簧刚度对有效转速带宽及转速值都有一定的影响,当复位弹簧刚度50 N/m、缓冲弹簧刚度20 N/m、激励距离8 mm、凸轮升程2 mm、升角为40°时,输出电压大于30 V所对应的有效转速范围为0~537.6 r/min,故通过合理匹配系统参数可有效提高发电机的可靠性及有效带宽;存在最佳电阻使发电机输出功率达到最大值,最佳电阻70 kΩ、转速392 r/min时的输出功率为10.88 mW。     

计算法调整垫圈厚度

机修时,常遇到槽形螺母紧好时,因螺栓上的销孔中心与槽形螺母上的缺口中心相差一个角度,开口销无法穿上,需调整垫圈厚度来解决。为此,我们采用下式:H=S+t·α°/360°,准确地计算出垫圈的厚度。式中,H-调整后的垫圈厚度,S-原有垫圈厚度,t-螺距,α°-螺栓销孔中心与     

螺栓连接板抗共振最优间距研究

针对不同预紧力,开展了间距对螺栓连接板模态频率的影响实验研究.首先,构建了螺栓连接板振动模态测试系统;然后,改变螺栓预紧力,测试了不同间距下螺栓连接板的模态频率;最后,讨论了螺栓间距对连接板模态频率的影响机制,并提出了螺栓连接板最优间距动力学设计方法.结果 表明:预紧力变化对螺栓连接板的模态频率有一定影响,而且不同预紧力下间距对连接板模态频率的影响程度不同,但是影响规律基本一致.基于预紧力和间距对螺栓连接板模态频率的影响,提出了基于抗共振的螺栓连接板最优间距设计方法.研究结果为螺栓连接板的抗疲劳动力学设计提供了新思路..     

镶齿锯片45°倒角的加工工艺

锯切无缝钢管用的镶齿锯片,其刀片每隔一齿要有倒 45°角的一齿; 45°倒角要求有一定角度的后角。 45°倒角齿形见图 1所示。 　　为了加工 45°倒角,专门设计了一台专机和专用卡具,其结构是：磨头的碗形砂轮轴线与水平放置的锯片成 45°角,磨头安装在能直线往返运动的动力滑台上,以使 45°倒角工作面形成。锯片被安装在能够自动分齿的卡具上。 [1]磨水平后角α 0偏移量的确定 　　在锯片与磨头所处的这种位置关系下,如何确定磨头中心与锯片中心的偏移量,才能获得要求的后角,这是应首要解决的问题。为了弄清这个问题,首先看一看一…     

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。     

螺栓配合间隙对剪切刚度的影响

针对螺栓连接件剪切刚度分散性问题 ,对螺栓配合间隙影响剪切刚度的重要因素开展研究。通过精确的试件设计 ,得出了螺栓配合间隙与剪切刚度的关系 ,为螺栓类连接件的寿命分散性分析提供了技术基础 ,也为关键部位的螺栓配合间隙的确定提供依据     

切向加载下螺栓连接复合板的失效分析*

极限载荷和孔周应力是导致螺栓连接复合板失效的主要因素。基于Hashin失效准则和有限元模型建立螺栓连接复合板的渐进损伤有限元模型,通过位移载荷响应讨论预紧力、界面摩擦因数和孔隙变化对极限载荷的影响,分析不同铺层角下孔周应力分布规律。结果表明：随预紧力增大,螺栓连接复合板极限载荷先增大后减小,随摩擦因数增大,螺栓连接复合板极限载荷逐渐增大;不同孔隙下准线性阶段位移载荷响应基本一致,孔隙对极限载荷的影响主要体现在滑移阶段及剪切变形阶段;孔隙增大会减小螺栓与螺孔间的有效接触面积,影响螺栓连接的压力分布和强度;纤维铺层方向与应力分量同向时可有效减少外载荷导致的该方向应力分量的变化,且主应力分量皆在承压区域达到其最小值;应力分量方向与纤维铺层方向相同且该方向无外载荷作用时,应力分量随着角度从承压区到非承压区递增变化。     

螺栓法兰接头瞬态温度三维有限元分析

建立了螺栓法兰联接的三维力学及传热学模型,在考虑垫片非线性和接触问题的基础上,研究了法兰的瞬态温度场分布以及温度场的变化对垫片和螺栓载荷的影响。研究表明由于瞬态温度场的影响,螺栓载荷变化滞后于垫片载荷的变化并且滞后程度随着内壁温度的升高而增加;垫片外侧载荷呈先升后降的规律。     

新型径向槽结构静压气体轴承静态特性研究

设计一种新型径向槽结构静压气体轴承,其周向和径向截面分别呈椭圆弧形和扇形。建立该径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析径向槽结构参数如深度、半径、数目、角度和试验参数供气压力,对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。研究结果表明:静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,随槽结构半径增加先增大后减小;槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承径向槽结构参数和供气压力影响其刚度及最佳刚度对应的气膜厚度,其中槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对最佳刚度对应的气膜厚度影响显著。由此可见,径向槽结构参数显著影响静压气体轴承的承载能力和刚度。     

放射状楔形槽气浮支承静态性能分析

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。结果表明：采用放射状楔形槽能够改善气浮支承的气膜压力分布,并提升其承载力和刚度;气浮支承承载力随楔形槽放射角度、入口高度和楔形角的增加逐渐增大,随楔形槽半径增加先升高后降低;气浮支承刚度随楔形槽放射半径、角度、入口高度和楔形角的增加逐渐提高。实验结果与预测结果吻合较好,验证了模型的可行性和准确性。     

Structural analysis and testing of a miniature flexible joint under pressure and vector loading

The structural characteristics of a miniature tactical motor flexible joint subjected to pressure and vector loading were investigated using finite element analysis and bench test. Three-dimensional non-linear finite element analysis was conducted using ANSYS Code Version 11.0. The axial deflection, vectoring torque, and stress distributions in elastomeric and reinforcement rings were presented. The predicted values were consistent with the test data. Results indicate that the axial compressive stiffness increased gradually and nonlinearly with pressure, while the angular stiffness remained nearly constant in the vectoring angle range from 0° to 6°. Under pressure loading, the elastomeric shear stress was negative, high at both sides, and low at the center of the cross-section, while the reinforcement hoop stress was compressive at the inner radius and tensile at the outer radius. The compressive stress was also high. The flexible joint exhibited higher stress level with altered stress distribution when subjected to additional vector loading. Existing empirical formulas for reinforcement hoop compressive stress were determined to be not applicable to the miniature flexible joint, which significantly overestimated the stress caused by pressure and underestimated the stress caused by vectoring.     

考虑高温蠕变的螺栓和法兰材料的选配*

螺栓和法兰材料的选择是影响螺栓法兰接头密封性能的重要因素,特别是在高温条件下服役,螺栓法兰发生蠕变的情况下。分别选择法兰蠕变速率大于螺栓蠕变速率以及小于螺栓蠕变速率的两组配合方式,通过传热分析、热-结构耦合分析以及高温蠕变分析,对比研究其密封性能。结果表明:螺栓蠕变和法兰蠕变都会引起螺栓应力重新分配,随着时间延长螺栓蠕变的累积会导致螺栓截面应力越来越均匀;但法兰蠕变的累积会降低法兰刚度,致使偏转角增大进而导致螺栓内外侧受力相差越来越大;法兰蠕变速率越大,法兰整体刚度下降越快,法兰服役周期越短,因此选择高温服役的螺栓法兰接头材料时,选取的法兰材料蠕变速率不能太大,且抗蠕变性能要比螺栓材料强。     

FEM buckling analysis of quasi-isotropic symmetrically laminated rectangular composite plates with a square/rectangular cutout

A numerical study was conducted using the finite element method to determine the effects of square and rectangular cutouts on the buckling behavior of a 16-ply quasi-isotropic graphite/epoxy symmetrically laminated rectangular composite plate. The square/ rectangular cutouts were subjected to uniaxial compression loading. This study addresses the effects of the size of the square/rectangular cutout, orientation of the square/rectangular cutout, plate aspect ratio (a/b), and plate length/thickness ratio (a/t) on the buckling behavior of the symmetrically laminated rectangular composite plate under uniaxial compression loading. Buckling loads were computed for seven different quasi-isotropic laminate configurations [0°/+45°/?45°/90°]_2s, [15°/+60°/?30°/?75°]_2s, [30°/+75°/?15°/?60°]_2s, [45°/+90°/0°/?45°]_2s, [60°/?75°/+15°/?30°]_2s, [75°/?60°/+30°/?15°]_2s, [90°/?45°/+45/°0°]_2s. Results showed that the magnitudes of the buckling loads decrease with increasing cutout positioned angle as well as c/b and d/b ratios for plates with a rectangular cutout. The symmetrically laminated quasi-isotropic [0°/+45°/?45°/90°]_2s composite plate is stronger than all other symmetrically analyzed laminated quasi-isotropic composite plates. The magnitudes of the buckling loads of a rectangular composite plate with square/rectangular cutout decrease with increasing plate aspect ratio (a/b) and plate length/thickness (a/t) ratio.     

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。