船用柴油机高强度螺栓应力分析与疲劳寿命预测

发布时间：2020-06-01 09:37

【摘要】：众所周知,低速柴油机作为船舶主要的动力装置,与船舶运行的安全可靠性,机动性,经济性密切相关;而高强螺栓是低速柴油机重要的机械连接件,其在工作时的强度与寿命也是低速柴油机稳定运行的关键。因此,本文研究了低速机主轴承螺栓性能,主要内容如下:对螺栓的材料成分进行分析,并对其进行力学性能测试,测得常温状态下螺栓材料的屈服强度、抗拉极限与疲劳寿命,绘制不同平均应力下的疲劳寿命曲线,并对疲劳断口进行分析,从微观角度分析疲劳的形成过程;对螺栓整体进行了拉伸试验得到了螺栓轴力与形变量之间的关系,并测试了螺栓的硬度,为船用低速机主轴承螺栓的应力分布研究与疲劳寿命预测提供了较为客观的试验数据。利用ANSYS有限元分析软件的接触非线性分析方法对螺栓结构的二维轴对称模型进行分析计算,得到了不同预紧力下的应力分布,对预紧力作用下螺纹应力分布不均问题进行分析,讨论了塑性应变对应力最大值的影响;求得极限载荷下螺栓的应力分布,分析了相同工作载荷下,预紧力与螺栓所受载荷波动之间的关系。将实验得到的不同平均应力下的疲劳寿命曲线与有限元分析的结果导入疲劳有限元分析软件,对在正常工作情况下的螺栓进行疲劳寿命预测;此外,分析了预紧力与螺栓表面粗糙度对螺栓寿命的影响。
【图文】：

高强螺栓,螺纹紧固件,机械设备,抗振性能

1.2 高强螺栓简介图 1.1 高强螺栓如图1.1所示，高强螺栓作为一种常见的螺纹紧固件，广泛应用于各种机械设备之中。高强度螺栓在装配时预紧力很大，因此它具有很好的受力和抗振性能，此外高强度螺栓连接具有很多的优点最主要的是装配简单、抗疲劳性能良好等优势，近些年高

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[2]，通过与被螺栓连接的垫圈以及螺母之间的接触使得被连接件也会产生相同大小的力，如图1.2所示。通过这个力的作用会使得螺栓与被连接件的表面产生很大的摩擦力来抵抗这个力的作用，然而其实在构件中存在进行预紧后因螺栓变形而产生的轴力，可以知道的是，只要这个摩擦力大于这个轴力，那么这整个构件就不会产生滑移[3]。图 1.2 高强度螺栓原理机体紧固的原因是由于接触面上的摩擦力导致的，然而增加摩擦力则是通过对螺栓施加的预紧力进而传递的力的方式来实现。然而螺栓为了不使他们不发生相对的滑移量，只能通过增大摩擦力来实现，所以总而言之加大螺栓的预紧力则是阻止它们发生滑移即提高了连接的稳定性。正因为螺栓连接的广泛性，所以螺栓的工作情况会影响到整个结构的可靠性以及安全性。高强度螺栓是一种应用广泛的螺纹紧固件，由于其存在诸多的优点，，所以经历了这么多年不但没有被取代反而越来越受到各行各业的青睐。并且也被许多行业的先进工作者进行了诸多的优化[4]
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.121;O346.2

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