扭转荷载下螺旋形螺纹连接件的IWAN改进模型

建立了螺旋形螺纹三维有限元模型,通过螺纹表面应力分布等数值计算验证模型方案的有效性,并对扭转载荷下螺纹结构的力学特性开展数值研究。结果表明：螺纹结构在加、卸载阶段均经历了黏着、部分滑移和宏观滑移3种状态;在拧紧过程的宏观滑移阶段由于轴向力增大,扭矩呈上升趋势,在拧松过程中由于轴向力减小,扭矩呈下降趋势。在螺纹结构有限元计算结果的基础上,针对扭转载荷作用下带升角的三维螺纹结构,通过增添宏观滑移时的残余刚度和扭矩整体修正量,建立了修正的IWAN模型。计算结果表明：修正的IWAN模型能较准确地重现有限元模拟结果中扭矩与转角的关系,且3个Jenkins单元模型组成的修正IWAN模型即可足够精确地还原有限元模拟得到的耗散能。     

螺纹联接中预紧力的直接测定

介绍螺纹联接中直接测定预紧力大小的原理和电测方法,使得在拧紧螺纹过程中,能随时在显示仪上直接读出螺栓所受预紧力的数值。     

一种螺旋形螺纹三维有限元建模方法

使用国际标准化组织(ISO)标准螺旋线公式,建立垂直于螺纹中心轴线的螺纹螺旋线几何形状,将其分别沿螺纹径向和轴向,顺次构建等比例缩放和固定角度旋转的平面螺纹螺旋线相似几何.对单个节距螺纹上所得到的全部螺旋线进行离散.根据离散的节点位置关系,组合成8节点6面体单元,从而获得单个节距螺纹三维有限元模型.把单个节距的模型沿螺纹中心轴线堆叠适当个数,得到完整的螺纹三维有限元模型.模型的构建过程通过编程完成,可实现参数化调用三维精确化螺栓螺母有限元模型.使用ABAQUS通用软件模拟螺栓拧紧过程,从而验证了模型建立方法的有效性.     

预紧力变化对高强螺栓摩擦型连接板应变分布的影响

针对结构工程中广泛应用的摩擦型高强螺栓连接会出现预紧力降低,较大地影响连接板应变分布的情况。采用摩擦型高强螺栓连接的节点板在不同螺栓预紧力下,板中的应变分布及大小受预紧力影响的有限元数值计算与试验研究。研究结果表明:当螺栓的预紧力减小时,节点板应变分布与给定的标准模型显著变化,节点板中的应变最大降低19%,这种应变的显著变化会影响节点板的应力分布。     

双腹板顶底角钢梁柱连接受力性能分析

建立双腹板顶底角钢梁柱连接节点的精细有限元模型,对模型进行了非线性有限元数值计算,分析了在单调荷载作用下双腹板顶底角钢梁柱连接节点的承载力、极限变形状态、破坏机理和变形状态.深入探讨了双腹板顶底角钢梁柱连接高强螺栓的预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特性,获得试验难于测得的力学特性,为双腹板顶底角钢梁柱连接在工程中的应用提供理论依据.     

钢框架端板节点力学性能的数值模拟探讨

钢框架梁柱连接节点的力学性能直接影响结构的整体工作性能。本文对多高层框架结构中应用较多的螺栓端板连接节点的力学性能进行了数值模拟,采用ABAQUS建立了其理论分析模型,探讨了三维有限元建模过程中端板节点的单元选取、螺栓预紧力、接触模拟等关键技术。数值模拟结果与试验结果总体上吻合较好。本文结果可为进一步建立此类节点力学性能的数值模型和实用计算方法提供参考。     

一种新型防松方法

对新型防松结构的防松原理，受力状态进行了分析，其特点是在螺栓端部连接一个锁紧零件，该零件加工有内外螺纹，内螺纹与蚴栓杆相联接，外螺纹即螺栓主螺纹。内螺纹螺距大于外螺纹螺矩。当拧紧螺母后再反向转动锁紧零件，由于内外螺纹螺距的不同，在旋合螺纹可支承面间始终保持一个不变的正压力，从而达到防松的目的。     

定压预紧下角接触球轴承的动力学建模方法

针对定压预紧下的角接触球轴承在动态条件下的接触状态进行动力学建模.分析了定压预紧机理和受力特点,考虑了陀螺力和离心力的影响,基于Hertz接触理论,提出了一种角接触球轴承动态非线性模型的建模方法.通过对模型的数值迭代,确定了角接触轴承的动力学参数以及包括轴承内外圈在动态情况下的法向接触力、接触角、最大压应力、轴向位移、接触斑点和刚度值等动态接触参数集.设计了一个装有定压预紧轴承组的试验台,通过预紧力和转速调整,测量轴承在不同工况下内外圈的相对位移,与构建的模型进行了比对,验证了建模方法的正确性,为轴承生热量和疲劳寿命分析提供了理论依据.     

基于螺栓联接非线性系统的杆式超声电机建模与分析

针对当前杆式超声电机设计中通常采用连续复合材料结构形式的有限元模型而导致计算精度不足的问题,提出了在螺栓预紧力条件下的杆式多自由度超声电机振子的建模方法,并分析了螺栓预紧力和联接面摩擦系数对振子模态频率的影响.实验表明,考虑螺栓连接非线性因素的有限元分析方法对电机各阶工作模态频率的计算误差分别只有0.05%、0.47%、0.64%,有着很好的计算精度,该结果说明考虑螺栓联接非线性的有限元模型更有利于电机性能的设计和预估.     

螺栓联接中预紧力大小的确定

本文针对当前螺纹联接计算方法中所求预紧力偏小,不能与 ＧＢ３０９８． １—８２相适应问题, 引入载荷系数以提高预紧力值,使设计计算与实际工况相符合,本文着重讨论了受轴向载荷紧螺栓联接的强度计算方法问题,该方法也适用于其他各种工况,在工程实际中具有实用价值。     

凸凹接触式行星滚柱丝杠的啮合承载特性

为提高行星滚柱丝杠的承载能力,分析优化行星滚柱丝杠的螺纹牙型,提出一种基于凸凹接触的啮合方式。设计凹圆弧的丝杠和螺母牙型轮廓,基于空间啮合理论推导螺纹曲面方程、空间啮合方程,并基于赫兹接触理论和变形协调方程建立负载分布模型;采用数值计算的方法对啮合点位置、轴向间隙和接触应力进行求解,系统揭示了牙侧角、螺距等参数对啮合点位置、轴向间隙和负载分布的影响规律,并对比分析标准式和凸凹式行星滚柱丝杠的接触应力。结果表明:牙侧角对轴向间隙的影响最大,丝杠和螺母的凹圆弧半径变化对接触点位置和轴向间隙几乎没有影响,但对承载能力影响十分明显;与标准式相比,凸凹接触式行星滚柱丝杠的承载能力有较大的提高,丝杠和螺母凹圆弧半径越小承载能力提高越明显。本研究为研制高承载、高使用寿命的行星滚柱丝杠提供了优化设计和分析的依据。     

螺母垫圈对螺栓法兰接头应力分布影响的有限元分析

建立螺栓法兰垫片整体的有限元模型,进行了DN500螺栓法兰连接系统的紧固实验,验证了有限元模型的合理性。通过控制螺母垫圈宽度及管道介质压力,对比分析了螺母垫圈对垫片及螺栓上应力分布的影响。结果表明,加合理尺寸的螺母垫圈不仅可以增加螺母与法兰面的接触面积,提高垫片上的压应力,而且在螺栓预紧载荷及介质压力高的情况下,可以防止螺栓的弯曲变形及垫片的圧溃失效,提高螺栓的使用寿命,改善螺栓法兰连接系统整体的密封性能。     

丝杠螺母驱动平行四杆升降机构的设计与分析

在阐述了牙科用椅传动机构传动特点的基础上,对升降机构进行了相关的分析研究与综合,计算得出了升降机构推程力的数值,确定了传动机构各部件的尺寸参数,校核了丝杠螺母机构的自锁性能．依据确定的传动参数对丝杠的强度性能、螺纹的强度性能、丝杠螺母机构的稳定性进行了验算,从而设计出了满足机构要求的丝杠螺母机构,此外对其传动效率进行了计算,为升降机构的设计提供了理论依据,并对驱动系统的选型具有一定的参孝价值．     

螺栓法兰连接系统的热应力场

利用有限元软件ABAQUS建立了螺栓法兰连接系统的实体模型,采用热结构耦合分析方法,研究了法兰公称直径为100 mm的螺栓法兰系统的温度场及其应力场,以及在预紧力和温度梯度操作条件下螺栓等效应力、轴向应力、径向应力和切向应力的变化关系.结果表明,温度场对螺栓轴向两端的应力影响较大,当内壁温度为100 ℃时螺栓头靠近法兰一侧的等效应力增加了250 MPa,螺栓上靠近法兰一侧的螺纹的等效应力增加100 MPa,而温度场对螺栓远离法兰一侧的螺纹的应力影响很小,说明设计时应重点考虑热应力对靠近法兰一侧的螺纹与螺栓头的影响.     

反向式行星滚柱丝杠承载分布及寿命分析

反向式行星滚柱丝杠是一种承载能力强,精度高、寿命长的直线传动机构。目前国内外对该机构的研究较少且不能综合分析不同承载条件下各结构参数对载荷分布及疲劳寿命的影响。因此,作者建立了其载荷分布、轴向变形和寿命的计算模型。在柱面坐标系中分别建立丝杠、滚柱和螺母的曲面方程;利用曲面啮合理论求出IPRS一个节距内滚柱分别与丝杠和螺母的啮合点;依据曲面方程和啮合点位置,利用赫兹接触理论建立啮合面接触变形的精确计算方式。根据赫兹变形、组件轴向变形及螺牙变形的几何关系建立载荷分布计算模型,并依据该模型得出特定参数下IPRS承载端的轴向变变形;依据求出的载荷分布、基于Lundberg-Palmgren方程建立寿命评估模型。将承载端轴向变形计算结果与实验数据对比,验证了该模型的准确性。针对关键参数于IPRS性能的影响进行分析,结果表明：载荷分布主要受螺牙数目、滚柱数目和螺旋角的影响,偏载率随着三者增加而增大;轴向刚度受滚柱数目、螺牙数目、螺旋角和螺母外径影响较大,其随滚柱数目和螺母外径的增大而增大,随螺牙数目和螺旋角的增大先增大后减小;接触疲劳寿命受滚柱数目、牙型半径、螺牙数目和接触角影响较大,其随着滚柱数目、牙型半径、螺牙数目的增大而增大,随着接触角的增大而减小。     

树状柱框架中钢梁拼接的抗震设计有限元模拟对比

为了比较树状柱钢框架中各种钢梁拼接设计的抗震性能,对几种常用的拼接设计进行了有限元滞回性能的模拟对比分析。分析采用三维三重非线性有限元,完全考虑了螺栓预拉力、螺栓头(帽)与板的相互作用、螺栓杆与孔壁的相互挤压作用、接触面的摩擦作用。结果表明,按照拼接区的实际受力进行设计,不仅拼接用料和施工用时较少,而且抗震性能有所提高。     

米制、美制梯形螺纹连接强度的分析对比

通过结构参数的分析对比,采用理论分析计算及有限元法,详尽分析米制、美制梯形螺纹的连接强度状态,总结两种连接用梯形螺纹的螺纹参数对螺牙轴向载荷分布的影响,为正确选用米制及关制螺纹提供依据．     

基于ANSYS鼓形齿联轴器螺栓联接有限元分析

采用ANSYS对非标准鼓形齿联轴器螺栓联接进行有限元分析．首先,利用UG软件进行联轴器螺栓联接实体建模;然后,用ANSYS软件对其进行有限元分析．考虑螺栓联接的接触特性,通过改变摩擦因数分析螺栓所受的拉伸应力和剪切应力,得到螺栓受拉伸和受剪切的危险截面均在螺母与内齿套法兰结合面靠近内齿套外圆部位;摩擦因数增大时螺栓所受拉仲应力明显减小,而剪切应力变化不大;选择高强度联接螺栓和螺母、通过合理的加工工艺适当增加法兰面的摩擦因数,可保证螺栓联接强度。     

螺纹旋合长度对钢轨接头螺栓强度的影响分析

应用有限元接触分析方法,研究钢轨接头螺栓螺纹旋合长度对螺栓强度的影响.通过改变钢轨接头螺栓和螺母的螺纹旋合长度,并进行相应的接触有限元分析,定量研究钢轨接头螺栓内部的应力分布,为实现钢轨螺栓螺母的轻量化,降低螺栓和螺母的制造成本提供理论依据.