塔式起重机螺栓联接松动机理研究

发布时间：2017-04-25 01:07

  本文关键词：塔式起重机螺栓联接松动机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺纹联接是机械工业中目前应用最为广泛的紧固方式之一,也是塔式起重机塔身标准节之间的主要连接方式之一。螺栓联接的自松弛是螺栓联接失效的主要形式,会对塔机使用的安全性构成严重威胁。塔机标准节之间的螺栓联接若发生自松弛现象,将导致塔机结构刚度降低,甚至造成塔式起重机标准节扭曲折断的严重后果。本文以QTZ5510塔式起重机标准节螺栓联接为研究对象,通过建立有限元模型模拟特定工况下螺栓联接的松动过程,来了解其松动机理。首先,对用于求解预紧力作用下螺栓联接螺纹部分的承载力分布的Yamamoto解析法进行研究,采用该解析法求出预紧力作用下螺栓联接螺纹处承载力分布的解析解；再利用Pro\E、Hypermesh、Abaqus三种软件联合建模的方式,建立螺栓联接的三维有限元模型。先在Pro\E中建立带有螺旋升角的螺栓联接三维有限元模型,再利用Hypermesh进行有限元分析的前处理过程,最后导入Abaqus中进行静态分析,得到相应预紧力作用下的螺纹接触部分承载力分布的模拟解。通过对比采用解析法和模拟法求得的承载力分布曲线,验证了模拟结果的真实性和所建立的有限元模型的准确性。然后,基于QTZ5510塔式起重机塔身标准节之间的螺栓联接,再次采用联合建模的方式建立其三维有限元模型,对该模型的网格划分进行了优化,并在Abaqus中完成边界条件的设置,预紧力的施加,载荷步的设置等前处理过程。采用显式动态有限元分析法,在保证模型收敛的基础上采用一种新的方法准确施加预紧力,得到螺栓联接螺纹处承载力分布的模拟解。再次利用Yamamoto法求得相应的解析解,并通过与模拟解对比验证的方法,证明了所建立模型的准确性和新的施加预紧力方法的可行性。最后,对模型进行横向位移激励作用下的动态有限元分析,结合特定工况下塔身的振动频率数据,研究在周期性横向位移作用下夹紧件的振动频率、横向位移幅值、螺纹啮合面摩擦系数以及承压面摩擦系数对螺栓联接自松弛的影响。以此间接对螺栓联接的松动机理进行了研究。本文的研究结论不仅有利于了解螺栓联接自松弛的原理,对防止塔机标准节之间的螺栓联接自松弛现象的发生具有重大意义,也有利于提高塔机反复使用时的可靠性和安全性,对保证塔式起重机的结构安全、避免重大事故的发生和降低事故的危害性具有重要的应用价值和实际意义。
【关键词】：螺栓联接自松弛机理 Yamamoto解析法 有限元分析 摩擦系数 振动 频率 振幅
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH131.3;TH213.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 螺栓联接承载能力研究现状11-12
• 1.3 预紧力施加和控制的方法研究现状12-13
• 1.4 螺栓联接自松弛研究现状13-14
• 1.5 本章小结14-16
• 第2章 螺栓联接的理论与计算16-26
• 2.1 螺纹牙型的选取16-18
• 2.2 螺纹副的扭矩与轴向力的关系18-19
• 2.3 螺纹牙的弹性变形19-21
• 2.4 解析法求螺栓联接的承载力分布的Yamamoto法21-23
• 2.5 Yamamoto法求解螺栓联接的承载力分布实例23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 螺栓联接有限元模型的建立26-36
• 3.1 有限元分析法的基本理论26
• 3.2 有限元软件的选择26-28
• 3.3 螺栓联接有限元模型的建立28-33
• 3.4 有限元分析及模型准确性验证33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 QTZ5510塔机标准节之间螺栓联接自松弛机理的有限元分析36-55
• 4.1 QTZ5510塔式起重机标准节螺栓联接有限元模型的建立36-41
• 4.2 QTZ5510塔式起重机标准节螺栓联接预紧力的施加方法41-42
• 4.3 边界条件的设置及接触面接触对的设置42-44
• 4.4 QTZ5510塔式起重机标准节螺栓联接有限元模型准确性的验证44-47
• 4.5 QTZ5510塔式起重机标准节螺栓联接自松弛机理分析47-48
• 4.6 QTZ5510塔式起重机标准节螺栓联接自松因素分析48-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第5章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55-56
• 5.2 创新点56
• 5.3 展望56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况62

【参考文献】

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本文编号：325302