重型设备特殊高强螺栓紧固力的最优化控制

连铸机钢包回转台是典型的重型设备,工作时产生巨大的倾翻力矩,通过对其特种高强地脚螺栓紧固力的最优化控制,应用基本理论计算圆形布置的螺栓群的组合抗矩模数,形成一种新的计算模式.计算螺栓受拉区的最大应力,并推导了受压区的螺栓松弛效应及最小应力.进一步消化引进技术,保证设备的长期安全,可靠运行.     

螺栓与被连接件间轴向相对刚度的修正计算

螺栓连接结构的载荷分配比例和螺栓与被连接件间的轴向相对刚度密切相关。为了更准确地求解螺栓连接结构中螺栓与被连接件间的轴向相对刚度，基于被连接件垂直于螺栓轴的各受压层压应力均匀分布与非均匀分布形式下的轴向压缩变形量解析式，结合有限元仿真结果，提出了被连接件压缩变形体起始直径的修正公式及轴向压缩变形量的修正解析式。通过提取仿真应力值，对压应力理论修正方程、压应力仿真拟合方程进行积分计算。对比计算结果发现：用仿真拟合方程计算得到的被连接件压缩变形体轴向压缩变形量与用理论修正方程计算得到的变形量的误差小于2.5%，这说明用仿真拟合方程求解被连接件压缩变形体的轴向压缩变形量具有较高的精度。研究结果表明：修正起始直径与夹紧长度、螺栓头与螺母支承面直径呈线性关系。压应力非均匀分布下，用被连接件压缩变形体轴向压缩变形量的修正解析式求解螺栓与被连接件间轴向相对刚度时，误差小于2%，表明该修正解析式能够较为准确地计算螺栓与被连接件间的轴向相对刚度。在修正起始直径的基础上，基于被连接件各受压层压应力非均匀分布的轴向相对刚度计算结果比基于均匀分布的更准确。研究结果为理论研究和实际工程中准确分析螺栓的受力情况提供了一定参考。     

水轮机顶盖螺栓受力特性研究

顶盖螺栓是连接水轮机顶盖与座环的重要连接件,顶盖螺栓的安全状态是水电站安全运行的重要保障。以某轴流式水轮机作为研究对象,建立了全三维流体模型和水轮机顶盖及螺栓结构模型,采用流固耦合方法将顶盖过流面压力分布水压力传递给水轮机顶盖,对现场电站螺栓采用中空测力传感器进行现场试验,将螺栓不同截面的等效应力分布与试验结果进行验证,研究表明:顶盖水压力随着水头和导叶开度的增大而增大,最大水头大开度工况顶盖总轴向压力值达到最大;螺栓不同位置截面应力分布不均,螺栓同时承受着轴向应力与弯曲应力,螺栓头部、螺栓与螺纹交接处相比螺栓比螺栓中部截面受力大;不同位置螺栓受力变化趋势一致验证了顶盖耦合面的水压力为轴对称分布的特性;开机时螺栓受力比停机时增加明显,较低负荷振动区,顶盖螺栓受力有所提升,在稳定运行区螺栓受力保持稳定;停机及三个稳定运行工况下数模计算的结果和现场试验吻合,验证了有限元计算的准确性,中空测力传感器能够比较准确的反应螺栓的轴向受力。     

考虑预紧力与阀杆力的电动截止阀体应力分析

建立了有预紧力的截止阀有限元计算模型，阐述了预紧力单元的原理及分析方法，利用ANSYS程序对截止阀在考虑和不考虑螺栓预紧力及阀杆闭合力作用下的应力进行了计算。结果表明，法兰螺栓预紧力及阀杆闭合力对阀体应力的影响不可忽略。     

核电站抗震支撑螺栓应力腐蚀开裂倾向研究与预防措施

初步分析了核电站抗震支撑螺栓应力腐蚀开裂的机理,并提出了核电站抗震支撑螺栓应对应力腐蚀开裂的预防措施.抗震支撑螺栓的应力腐蚀开裂主要是由于螺栓本身受力及特定的化学介质共同作用下,经过一定时间后所产生的脆断现象.通过抗震支撑螺栓应力腐蚀开裂机理的初步分析,希望为核电站进一步对抗震支撑螺栓定期的检查与管理提供有效的帮助,保证了核电站设备安全、稳定的运行.     

声弹效应测量螺栓轴向应力的有限元计算分析

为促进超声技术在定量评价螺栓拧紧状态中的有效应用,结合实际检测需求,对基于声弹效应的螺栓轴向应力测量方法构建了合适的有限元模型。使用二维轴对称方式模拟M8×25的螺栓,螺栓头部安放10 MHz的超声波探头;有限元计算时,采用具有默纳汉三阶弹性常数的超弹性材料,将结构场与声场进行耦合分析,通过前后两个研究步骤,确定出螺栓在轴向拉伸状态下的超声波形信号;有限元计算结果表征了声传播时间差(ns)、轴向载荷(MPa)间的线性关系,此线性关系随螺栓夹紧长度、螺栓材料的不同而相应地改变;计算表明,对基于声弹效应的轴向应力测量方法而言,线性系数的准确测定非常重要;对有限元计算结果进行深入分析,可知螺栓内部应力状态对于超声传播声时变化存在叠加影响;因螺栓夹紧长度不同会引起声弹效应的较大变化,在实际测量时应对此足够重视。有限元计算结果与解析计算结果、实际试验测试结果对比,结果吻合性良好;所建立的超声法测量螺栓轴向应力的有限元模型,解决了对声弹效应进行数值模拟分析的难题,可为检测方法分析、专用仪器研发提供技术指导。     

碟簧螺栓连接系统冲击响应分析

通过理论计算与有限元模拟,对设置碟形弹簧螺栓连接结构受阶跃冲击载荷响应进行分析。对比设置与不设置碟形弹簧时螺栓峰值应力,揭示碟形弹簧刚度及系统阻尼对螺栓响应影响。结果表明：峰值应力与蝶形弹簧刚度及系统阻尼有关,设置碟形弹簧、减小蝶形弹簧刚度、增大系统阻尼均能降低螺栓峰值应力,且能迅速衰减冲击产生的振动。     

用超声波技术测量螺栓轴向紧固应力

超声波速度会因材料中加载应力而产生微小的变化，这一现象特别适用于测量螺栓的轴向应力。根据螺栓的轴向应力与超声波传播时间变化率的关系，作者研究了一种可直接测量螺栓轴同应力的仪器。实验结果显示，本项技术十分适合现场的实际应用。     

声时差法测定螺栓的预紧应力

本文利用超声波沿轴向传播时的波速同轴向应力以及三阶弹性常数的关系，推导了声时差与应力的关系，采的时差法多探头同时测量同一法兰上的各螺栓的预紧应力，整个过程中各探头位置不变，可以克服多次耦合误差并使测量过程简便，精度高，本文还应研究了温度变化对声时差的影响，提出并且从实验数据算出几个只与材料有关，与螺栓的夹紧距离，直径以及总长我关的常数，使测量和应力计算变得简单，实验结果表明应力低于２４０ＭＰａ，夹     

基于ANSYS/LS-DYNA的停放制动滑橇螺栓跌落强度分析

中低速磁浮列车悬浮架各部件间主要通过螺栓进行联接，在列车悬浮失效跌落时，停放制动滑橇与托臂联接处的螺栓受到较大的剪切作用，存在结构安全风险。利用HyperMesh建立了悬浮架有限元模型，考虑了停放制动滑橇位置的螺栓联接及接触关系，基于ANSYS/LS-DYNA仿真了悬浮架不同速度下的跌落过程，计算了各接触对的接触力波动情况，分析了联接螺栓、滑橇键、滑橇安装座及托臂的应力变化及分布规律。结果表明：跌落碰撞瞬间各接触对的接触力达到峰值，然后在小幅波动过程中呈减小趋势；运动状态的悬浮架跌落时，各接触力远大于静悬落车工况，联接螺栓的应力显著增大，滑橇键、滑橇、滑橇安装座的最大等效应力超过了材料的屈服极限，存在结构安全风险，工程中需要注意及时检查。     

螺栓形状对其紧固应力超声测量的影响

利用超声波技术直接测量螺栓轴向紧固应力的方法得到的螺栓轴向平均应力。本文根据工程上的实际情况，给出了螺栓形状对其曼固应力超声测量影响的简易修正途径，从而提高了这一技术的准确性。     

液氨储存罐304不锈钢法兰连接螺栓断裂失效分析

某火电厂液氨储存罐上方气氨出口气动阀上的304不锈钢法兰连接螺栓在服役过程中发生断裂,采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备,从显微组织、断口、硬度、拉伸性能等方面分析了该304不锈钢螺栓断裂失效的原因。结果表明:螺栓失效模式为应力腐蚀开裂;螺栓材料成分不合格(高碳、低铬),导致合金的耐蚀性能大幅降低,晶间应力腐蚀倾向增加;螺栓服役环境为紧邻海岸的海洋大气,空气中氯离子含量较高,螺栓在服役过程中表面易于发生腐蚀,在预紧力、气氨出口气动阀工作过程中产生的拉应力和氯离子的共同作用下裂纹快速沿晶扩展,直至断裂失效;此外,螺栓内部存在较多铸造缺陷,会显著降低合金的力学性能,在发生腐蚀破坏的情况下,使螺栓出现过早断裂失效。     

冲击载荷对飞机起落架螺纹连接的影响

对近期民航飞机主起落架连杆插销螺栓失效原因进行分析,估计出飞机降落过程中插销螺栓承受的最大冲击载荷为698 MPa,采用Yamamoto方法分析计算得到插销螺栓每一个啮合螺纹的应力分布,利用有限元分析法建立了连杆插销螺栓连接的有限元模型,分析所有啮合螺纹的应力应变场。分析了冲击载荷对螺旋效果和螺纹啮合位置产生的影响,这为飞机起落架的校查及使用寿命预测提供了重要的依据。     

轴向受力螺纹连接件冲击仿真分析

用有限元软件对轴向受力螺栓进行冲击响应仿真分析,并设计专用的螺栓试验夹具,对吊挂和平置安装的螺栓进行冲击试验验证,通过对比仿真计算和冲击试验中螺纹连接件的响应加速度,应力和损伤状态,验证有限元方法及模型的正确性。     

制动器螺栓复合应力下的失效分析

用手制动拉索和制动器螺栓将装运的面包车固定在平板车上，到达目的地后发现制动器螺栓出现松动和断裂现象。在运输过程中，制动器螺栓不仅承受上下振动方向高频率低应力而形成的双向弯曲状态，而且又要承受前后方向的低频率高应力而形成的单向弯曲状态。通过受力分析并结合扫描电镜对断口形貌和显微组织的观察，在螺栓齿根发现多处疲劳源，在扩展阶段，出现疲劳辉纹和大量二次裂纹，最终在拉应力作用下形成撕裂台阶而断裂。     

核电厂风冷冷水机组框架结构的力学分析与评定

核电设备运行时的结构完整性、稳定性是设备设计必须考虑的因素。利用有限元分析软件,对某核电厂用风冷冷水机组模块框架结构进行应力计算和抗震分析。计算结果表明：该风冷冷水机组结构强度和螺栓强度在各种载荷工况下均能满足相关要求。最后就机组框架设计提出了一些建议,为今后核电厂风冷冷水机组的优化设计和抗震性能的改进提供借鉴。     

变压器油泵螺栓短期内快速锈蚀断裂失效分析

换流变压器油泵由于连接螺栓的锈蚀断裂导致大量喷油。通过宏观检查、光谱分析、力学性能试验、螺栓拉力验算、金相分析、氢含量检测等方法对故障现象进行了分析。结果表明:螺栓短期内快速锈蚀断裂的发生机理主要是应力腐蚀和氢致裂纹。建议加强输变电设备附属部件的抽检监督力度,安装螺栓时必须采用力矩扳手紧固。     

关于固定液压组合锚机与甲板上螺栓的计算与校核

液压组合锚机与甲板基座连接螺栓在各种工况下的应力计算,依据相关的船舶法规,根据设计图中的结构尺寸,计算出最大应力出现的部位,并对此进行校核。通过校核可用于指导锚机结构设计的优化。     

20MnTiB钢螺栓断裂失效分析

应用扫描电子显微镜、光学显微镜、显微硬度仪和电子探针X射线显微分析仪，对发射架20MnTiB高强度螺栓断裂件的金相组织、显微硬度、断口微观形貌和合金元素分布状态进行了分析。结果表明，断裂螺栓金相组织正常，力学性能符合技术要求；螺栓断裂失效是由于在螺栓根部存在因加工不当产生的初始裂纹，在初始裂纹尖端的应力集中和露天使用环境中水介质的共同作用下，螺栓发生应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂的方式是阳极溶解型。     

超低温管道法兰螺栓扭矩计算研究

液化天然气工程超低温管道为压力管道，适当的法兰螺栓扭矩对保证法兰的密封完整性的非常重要。以往项目中通过经验来对螺栓进行紧固，对法兰的密封性造成的极大的潜在风险。为了得到适当的螺栓扭矩值，必须研究液化天然气工程中超低温管道法兰的螺栓扭矩计算方法。作者研究了各个标准规范，得到了三种可信的可实施的法兰螺栓扭矩计算方法，从计算结果上看三种计算方法随着螺栓直径越大，计算结果越接近，为今后工程项目中法兰螺栓扭矩的计算提供了借鉴。