基于非线性有限元法的变牙型螺纹防松性能研究

发布时间：2017-10-11 01:15

  本文关键词：基于非线性有限元法的变牙型螺纹防松性能研究

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【摘要】：螺纹联接是利用螺纹零件构成的一种可拆卸联接。它具有预紧、联接、紧固、密封等功能,在各种机械和结构中被广泛采用。螺纹联接一般都具有自锁性,拧紧后一般不会自动松脱。但是,在冲击、振动、变载荷、高温或者温度变化的作用下,联接会发生失效松脱。工程中,常常因为螺纹联接的松动而发生重大事故。因此,对于螺纹联接的防松研究就成为目前国内外十分重视的课题。本课题来源于同上海振高螺母有限公司的横向合作项目“变牙型螺母的防松性能分析”。具体研究内容及研究成果如下： (1)本文总结了国内外螺纹联接防松及弹塑性有限元分析的研究现状。对本次分析运用到的弹塑性分析理论和接触分析理论进行了简要阐述,并简单介绍了ANSYS程序分析弹塑性问题和接触问题的方法与过程。 (2)利用Yamamoto提出的方法计算出普通螺纹联接的轴向力在各圈螺纹的分布规律,得出结论为普通螺纹联接的受力分布是从螺母与被联接件的接触面开始往远离该接触面方向的各圈螺纹呈现逐个递减趋势。同时,分别建立了普通螺纹联接的弹性有限元分析模型和弹塑性有限元分析模型,通过有限元计算,得到了弹性分析模型和弹塑性分析模型的轴向力分布规律,并且该规律与理论结果是一致的。 (3)详细分析了变牙型螺纹联接的受力,得出变牙型螺纹联接的各圈螺纹的径向力要大于轴向锁紧力,并且各螺纹的受力均匀分布的理论结论,据此分析了变牙型螺纹联接的防松原理。同时建立了变牙型螺纹联接的有限元弹塑性分析模型,通过有限元分析验证了理论结果。 (4)通过对比变牙型螺纹联接和普通螺纹联接的各圈螺纹处轴向力和法向力分布规律,得到变牙型螺纹联接的各圈螺纹受力均匀,能够避免滑牙等导致联接松动的问题,并且,在同等预紧力下具有比普通螺纹联接更大的法向力,并且法向力分布均匀,因此变牙型螺纹联接就具有更大的螺纹间摩擦力,从而比普通螺纹联接更加可靠,防松性能更显著。
【关键词】：变牙型螺纹 防松性能 弹塑性 接触 有限元分析
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH131.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 螺纹联接的松脱机理11-13
• 1.2.2 螺纹联接的防松方法13-14
• 1.2.3 螺纹接触有限元分析14-15
• 1.2.4 弹塑性接触有限元分析15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 弹塑性有限元分析理论19-33
• 2.1 有限元分析软件ANSYS19
• 2.2 有限单元法理论基础19-22
• 2.2.1 有限单元法的基本思想19-20
• 2.2.2 有限单元法的分析过程概述20-22
• 2.3 非线性分析基本理论22-26
• 2.3.1 非线性行为22-24
• 2.3.2 非线性分析的有限元求解24-26
• 2.4 基于ANSYS的塑性分析26-32
• 2.4.1 塑性行为的含义26-28
• 2.4.2 塑性屈服准则28-30
• 2.4.3 流动准则30-31
• 2.4.4 强化准则31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 基于ANSYS的接触问题有限元分析33-41
• 3.1 接触问题的特点33
• 3.2 弹性接触问题的有限元解33-35
• 3.3 弹塑性接触问题的有限元解35-37
• 3.4 基于ANSYS的接触问题37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 普通螺纹联接的受力分析41-56
• 4.1 普通螺纹联接轴向载荷分布的解析解41-45
• 4.2 普通螺纹联接的有限元分析45-55
• 4.2.1 普通螺纹联接有限元模型的参数选择与定义45-46
• 4.2.2 普通螺纹联接有限元模型的网格划分与边界条件定义46-48
• 4.2.3 普通螺纹联接有限元模型的接触设置48-49
• 4.2.4 普通螺纹联接弹性分析与弹塑性分析结果对比49-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 变牙型螺纹联接的防松机理及其有限元分析56-66
• 5.1 变牙型螺纹联接结构及其防松机理56-60
• 5.1.1 变牙型螺纹的结构56-57
• 5.1.2 变牙型螺纹联接的受力分析57-60
• 5.2 变牙型螺纹联接的有限元分析60-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第6章 变牙型螺纹与普通螺纹的防松性能对比分析66-76
• 6.1 两种螺纹联接对螺栓螺纹的载荷分布对比66-68
• 6.2 两种螺纹联接各个螺纹处的受力分布对比68-75
• 6.2.1 两种螺纹联接各个螺纹处的轴向力分布对比68-70
• 6.2.2 两种螺纹联接各个螺纹处的法向力分布对比70-72
• 6.2.3 变牙型螺纹联接的防松效果分析及实验72-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第7章 总结与展望76-78
• 7.1 本文总结76-77
• 7.2 展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研情况82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 常亮明,王勖成;机械自紧的弹塑性接触有限元分析[J];兵工学报;1993年01期

2 杨广雪;谢基龙;谢云叶;;基于有限元的一种新型螺母的防松机理研究[J];工程力学;2010年12期

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7 胡凤奇;王瑞琳;;几种螺纹防松新方法[J];安徽冶金科技职业学院学报;2009年01期

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本文编号：1009670