不平行接触下的螺栓连接轴向刚度特性研究

发布时间：2022-02-13 15:05

　　螺栓连接作为传统的紧固方式,广泛应用于各类机械结构,尤其是航空、航天领域,螺栓连接结构质量的好坏,对机械设备的整体性能至关重要,对装配组件刚度分散性、结构稳定性、耐久性等关键性能具有重要影响。本文针对航空发动机的典型螺栓连接结构,提出了考虑螺栓节点支撑面不平行接触下连接刚度的演化机理及其他几何特性、材料特性对螺栓连接结构整体刚度的影响规律。将螺栓与被连接件各结合面的几何偏差表征为螺栓与节点部件的不平行接触,利用Ansys Workbench有限元分析软件,建立了螺栓连接结构仿真模型。通过改变螺栓与被连接件接触端面的不平行角度模拟累计几何偏差的影响,分析了螺栓连接结构的力学性能,揭示了非理想接触下螺栓预紧力离散所导致的螺栓连接刚度变化规律以及几何特性、材料属性、摩擦系数等因素对螺栓连接刚度的影响,建立各影响因素与螺栓连接刚度的映射关系。分别考虑轴向外载荷加载与拧紧扭矩作用下两种螺栓连接刚度的变化规律,将螺栓连接刚度划分为被连接件刚度、螺杆刚度及螺纹旋合区域刚度三部分,对刚度的组成及变化范围进行定量分析。在对各影响因素进行单一变量分析的同时,也探究了部分变量的相互交叉影响对于螺栓连接刚度问... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 螺栓预紧力控制精度研究现状
        1.2.2 螺栓连接不平行节点问题研究现状
        1.2.3 螺栓连接轴向分解刚度研究现状
        1.2.4 螺栓连接轴向刚度仿真研究现状
        1.2.5 螺栓连接轴向刚度实验研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 螺栓连接结构的刚度计算
    2.1 螺栓连接轴向刚度的分解
        2.1.1 螺栓刚度
        2.1.2 被连接件刚度
    2.2 螺栓连接轴向刚度的表征方式
        2.2.1 拉伸载荷螺栓连接刚度
        2.2.2 拧紧载荷螺栓连接刚度
    2.3 不平行接触下螺栓连接刚度理论模型
    2.4 有限元基本理论
3 螺栓连接刚度的有限元分析
    3.1 有限元模型的建立
        3.1.1 拉伸载荷螺栓连接模型
        3.1.2 拧紧载荷螺栓连接半结构模型
        3.1.3 拧紧载荷螺栓连接模型
    3.2 拉伸载荷螺栓连接模型仿真结果分析
        3.2.1 不平行接触对于拉伸载荷螺栓连接刚度的影响
        3.2.2 被连接件厚度对于拉伸载荷螺栓连接刚度的影响
        3.2.3 材料参数对于拉伸载荷螺栓连接刚度的影响
        3.2.4 螺纹中径偏差对于拉伸载荷螺栓连接刚度的影响
    3.3 拧紧载荷螺栓连接模型仿真结果分析
        3.3.1 不平行接触对于螺栓结构变形的影响
        3.3.2 不平行接触对于拧紧载荷螺栓连接刚度的影响
        3.3.3 摩擦系数对于拧紧载荷螺栓连接刚度的影响
        3.3.4 螺纹牙型角对于拧紧载荷螺栓连接刚度的影响
        3.3.5 螺纹螺距对于拧紧载荷螺栓连接刚度的影响
    3.4 有限元仿真结果总结
4 螺栓连接刚度实验研究
    4.1 实验装置
    4.2 实验试件及实验台
        4.2.1 实验试件
        4.2.2 螺栓拉伸实验装置
        4.2.3 螺栓拧紧实验台
    4.3 实验方案
        4.3.1 螺栓连接拉伸刚度实验
        4.3.2 螺栓连接拧紧刚度实验
    4.4 螺栓连接刚度实验结果
        4.4.1 螺栓连接拉伸刚度实验结果
        4.4.2 螺栓连接拧紧刚度实验结果
    4.5 螺栓连接刚度实验与仿真结果对比
结论
参考文献
附录A 附录内容名称
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]杠杆力作用下的螺栓联接刚度分析[J]. 刘晓雪,郭翰飞,张亚辉,张有为.  机械强度. 2017(05)
[2]面向组合结构刚度非线性特性的等效模型[J]. 陈宏威,向建华,左正兴,何联格.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(02)
[3]基于接触面特征的螺栓联接刚度研究[J]. 章伊华,庞奎,林丹益,麦云飞,孙晓萌,杨国玉.  兵工学报. 2017(01)
[4]重卡螺栓连接扭矩-预紧力关系影响因素分析[J]. 邵国强,朱林波,洪军,屈云鹏,张雪峰.  西安交通大学学报. 2015(10)
[5]火灾下拉剪组合作用对高强螺栓节点性能影响的试验研究[J]. 高义奇,余红霞,施刚.  工程力学. 2014(09)
[6]电镀锌螺栓摩擦因数影响因素的实验研究[J]. 刘传波,涂徳先.  润滑与密封. 2014(03)
[7]螺栓预紧力对法兰节点刚度影响的试验研究[J]. 王岩,彭奕亮,魏霞冰,杨俊芬.  武汉大学学报(工学版). 2013(S1)
[8]复合材料热结构螺栓连接刚度试验分析方法[J]. 闵昌万,谭志勇,费庆国.  南京航空航天大学学报. 2012(06)
[9]螺栓被连接件轴向刚度高精度计算的半解析方法[J]. 杨国庆,王飞,洪军,朱林波,熊美华.  西安交通大学学报. 2012(09)
[10]螺栓被连接件刚度理论的计算方法[J]. 杨国庆,王飞,洪军,朱林波.  西安交通大学学报. 2012(07)

硕士论文
[1]螺栓连接结构松脱特性分析与试验研究[D]. 王传华.大连理工大学 2018
[2]重大装备法兰连接部缩尺相似设计方法及实验[D]. 杨耸霄.大连理工大学 2016
[3]考虑结合面接触的螺栓连接刚度研究[D]. 黄信.大连理工大学 2016
[4]航空发动机薄壁机匣螺栓连接分析[D]. 马奔奔.大连理工大学 2014
[5]风电机组法兰螺栓连接建模与仿真技术研究[D]. 龚国伟.重庆大学 2014
[6]发动机关键螺栓紧固理论与实验研究[D]. 林湖.上海海运学院 2002



本文编号：3623410