复合材料螺栓联接螺纹载荷分布规律研究

基于Abaqus有限元分析软件建立了复合材料螺栓联接的三维有限元模型,以预测复合材料螺栓联接的螺纹载荷分布,为使模型符合真实情况,将螺母支承在弹性地基上并通过Abaqus USDFLD子程序考虑了C基或SiC基复合材料拉压不对称特性。此外,本文对预测金属螺纹的载荷分布的Yamamoto方法进行了经验性的推广,使其可以反映C基或SiC基复合材料的各向异性和拉压不对称性。通过对比多组材料及几何参数下推广的Yamamoto方法（EYM）和有限元法（FEM）预测的螺纹载荷分布验证了推广的Yamamoto方法的有效性。研究结果表明：复合材料螺栓联接的载荷分布通常比金属联接的载荷分布更均匀;随着螺距与直径之比的增加,螺纹载荷分布不均程度有所增加;复合材料螺栓绕其轴线相对于螺母的转动对载荷分布几乎没有影响。     

铁基形状记忆合金防松螺母防断机理的数值分析

由于铁基形状记忆合金材料本身的特殊性能,由其制成的螺母所组成的螺栓联接中,不仅螺纹副之间的自锁摩擦力矩有所提高,而且轴向载荷在各螺纹齿间分布的均匀性也得以改善,从而有效地防止了螺纹联接松动、松脱及疲劳断裂等失效现象的发生。主要对这种新型螺母的防断机理进行了分析,建立了螺栓联接载荷分布的计算模型,并通过与普通螺栓联接的比较,对这种新型螺母的防断性能进行了评价。     

关于螺栓联接计算中的载荷系数

为了根据经典的弹簧模型进行螺栓联接的最优计算，还需要精确地知道载荷系数n。作者在数值和实验的研究中，借助于光学的变形分析，查明了主要参数对螺栓联接的传力特性的影响，并用一个模型说明之。该模型以观察联接的夹紧区域为依据。因而在螺栓联接的计算中具有极重要的价值。     

螺栓联接的计算机辅助设计

本文用电子计算机解决螺栓联接强度的设计计算,并研究利用图素组合法自动绘制螺栓联接图样。该程序包设计计算部分。适用于钢制螺栓紧联接、螺钉联接与双头螺柱联接的各种受力情况的设计计算和校按验算。图形部分适用于螺拴联接的各种情况。运行时采用人机对话方式进行。本程序包不需要查阅设计手册,程序本身就提供显示所需参数的表格,既方便又提高了设计效率。     

起重机耳孔拉板的计算

耳孔拉板是起重机械中的一种主要受力构件,其计算的正确性直接影响着起重机的安全性和经济性。目前起重机械结构的发展趋势,由销轴联接代替精制螺栓联接的部位越来越多,因此正确地计算耳孔拉板的强度也显得更加重要。耳孔拉板孔壁上载荷分布规律的假设与孔壁上实际载荷分布的符合程度和耳环断面上应力分布规律的假定,直接影响耳环断面     

轴向受力螺纹连接件冲击仿真分析

用有限元软件对轴向受力螺栓进行冲击响应仿真分析,并设计专用的螺栓试验夹具,对吊挂和平置安装的螺栓进行冲击试验验证,通过对比仿真计算和冲击试验中螺纹连接件的响应加速度,应力和损伤状态,验证有限元方法及模型的正确性。     

冲击载荷对飞机起落架螺纹连接的影响

对近期民航飞机主起落架连杆插销螺栓失效原因进行分析,估计出飞机降落过程中插销螺栓承受的最大冲击载荷为698 MPa,采用Yamamoto方法分析计算得到插销螺栓每一个啮合螺纹的应力分布,利用有限元分析法建立了连杆插销螺栓连接的有限元模型,分析所有啮合螺纹的应力应变场。分析了冲击载荷对螺旋效果和螺纹啮合位置产生的影响,这为飞机起落架的校查及使用寿命预测提供了重要的依据。     

35CrMo钢高强螺栓断裂失效分析

某风电厂铁塔用紧固高强螺栓在使用一个月后于螺纹处出现多根断裂现象。通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验、金相检验、断口分析等方法对螺栓断裂原因进行了分析。结果表明:失效高强螺栓螺纹处表面全脱碳层深度超标,且脱碳层深度极不均匀,在全脱碳层最大深度处容易产生应力集中,并造成螺栓表面部分区域的强度和抗疲劳性能下降,无法承受设计载荷,从而导致高强螺栓在此处出现应力裂纹并最终发生疲劳断裂失效。     

汽车螺栓断裂失效分析

对汽车上某一连接发动机和车身的高强度级别螺栓在使用过程中发生的断裂进行了分析.结果表明,螺栓的化学成分和金相组织均正常,其断裂为多源疲劳断裂.经对螺栓使用过程中的受力情况分析,认为螺栓断裂主要是由于该螺栓在安装时预紧力不足或汽车在运行过程中,发动机自身振动和汽车行进中颠簸而使螺栓产生了松动,从而受到交变载荷而在应力集中最为严重的螺纹根部发生疲劳断裂.     

水轮机顶盖螺栓受力特性研究

顶盖螺栓是连接水轮机顶盖与座环的重要连接件,顶盖螺栓的安全状态是水电站安全运行的重要保障。以某轴流式水轮机作为研究对象,建立了全三维流体模型和水轮机顶盖及螺栓结构模型,采用流固耦合方法将顶盖过流面压力分布水压力传递给水轮机顶盖,对现场电站螺栓采用中空测力传感器进行现场试验,将螺栓不同截面的等效应力分布与试验结果进行验证,研究表明:顶盖水压力随着水头和导叶开度的增大而增大,最大水头大开度工况顶盖总轴向压力值达到最大;螺栓不同位置截面应力分布不均,螺栓同时承受着轴向应力与弯曲应力,螺栓头部、螺栓与螺纹交接处相比螺栓比螺栓中部截面受力大;不同位置螺栓受力变化趋势一致验证了顶盖耦合面的水压力为轴对称分布的特性;开机时螺栓受力比停机时增加明显,较低负荷振动区,顶盖螺栓受力有所提升,在稳定运行区螺栓受力保持稳定;停机及三个稳定运行工况下数模计算的结果和现场试验吻合,验证了有限元计算的准确性,中空测力传感器能够比较准确的反应螺栓的轴向受力。     

螺栓杆应力集中系数的研究

螺栓球节点栓杆上的应力集中是导致栓杆发生疲劳破坏的主要原因。该文通过理论推导及数值分析的方法研究了螺栓杆的应力集中系数。在忽略螺纹升角的情况下,根据变形协调条件研究了螺栓杆的轴力梯度变化,采用数值计算确定常用螺栓球的螺纹位移系数及螺纹力计算公式。采用局部建模,通过迭代计算的方法确定螺栓杆应力集中系数。与完整模型的计算结果比较表明该方法的计算结果具有较高的精度,且计算效率高。     

弯矩载荷作用下偏梯形套管连接螺纹参量敏感性分析

井眼弯曲段的套管在承受常规载荷的同时还要承受弯矩载荷作用, 因此导致弯曲段套管连接螺纹失效率较直井段要高, 然而目前对套管连接螺纹在弯矩载荷作用下的力学行为认识尚不明确。针对该问题, 该文基于虚功原理、接触非线性理论及Von Mises 屈服准则, 运用有限元分析软件建立并计算了弯矩载荷作用下套管连接螺纹的三维力学模型, 获得了套管连接螺纹的应力分布规律, 并用实验结果与数值模拟结果对比验证了模型的有效性;在此基础上对螺纹锥度、承载面角度、导向面角度、齿高及螺距五个螺纹参量进行了敏感性分析, 最后总结了弯矩载荷作用下各螺纹参量对其应力分布的影响规律。该文的研究工作为套管偏梯形连接螺纹的优化设计提供了科学依据, 对减少套管连接螺纹失效具有重要的工程价值。     

9FA燃机过渡段用螺栓断裂分析

某国产9FA燃机过渡段用螺栓在运行较短时间后发生断裂。采用化学成分分析、力学性能测试及金相检验等方法对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明：由于螺栓螺纹边缘部位凹凸不平造成大量的应力集中而形成微裂纹,在不断的热循环过程中,受热应力的作用微裂纹不断地扩展,直至剩余截面不能再承担负荷而导致螺栓的断裂。     

氢气压缩机缸盖螺栓断裂失效分析

某石化公司氢气压缩机缸盖螺栓发生断裂,采用宏、微观断口分析、化学成分分析、金相检验以及力学性能测试等试验手段分析了该氢气压缩机缸盖螺栓的断裂原因。结果表明：断裂起源于螺杆与螺栓头部连接螺纹末端的应力集中处,由于应力集中,加之螺栓强度等级偏低,使螺栓在长期工作过程中的往复交变应力和扭转应力共同作用下发生了低应力高周疲劳断裂。     

C/SiC复合材料螺栓螺牙承载能力

为了对C/SiC复合材料螺栓螺牙的承载能力进行评估,采用有限元法和刚度折减方法对C/SiC复合材料螺牙抵抗拉脱的能力进行了研究。结果表明:当齿合螺牙数大于6时,再增加齿合螺牙数已不能有效地提高螺牙的初始拉脱载荷;增大螺距会降低螺牙初始拉脱强度,因而也不能显著地提高螺牙的初始拉脱载荷;在螺距与螺栓直径之比保持常数的情况下,螺牙的初始拉脱载荷与螺栓直径的平方成正比;而螺牙的极限拉脱载荷则近似正比于齿合螺牙数、螺距及螺栓直径。     

Stress distribution and performance of threaded bolts in gasketed flange joints

The performance of the flange joint depends on the relaxation of load in bolts. This in turn affects the gasket stress and control of leakage. A finite element model of flange joint with threaded bolt-nut fastener having zero helix angle is developed and analyzed for stress distribution in the threaded bolt. The stress concentration factor at the thread root region is observed to be non-uniform along the circumference due to the bending behavior of the bolt in the flange joint. The maximum stress is observed in the first engaged thread. The variation in bolt load due to internal fluid, thermal and external loads are also investigated for both single and twin-gaskets (two concentric half-sized single gaskets). The gasket material and gasket configuration are observed to be potential factors causing variation in the distribution of load in the flange joint. In a flange joint subjected to external bending load, the maximum stress concentration in the bolt is observed to be in the first thread, instead of the first engaged thread. Under external bending load, the flange joint loses its structural integrity before the traces of leakage occur in the joint.     

钢包回转台与基础共同作用的研究

对钢包回转台各种工况的荷载及地脚螺栓的预紧力和工作应力进行分析。在上部结构和基础共同作用下,钢筋混凝土基础的不同截面和部位处于复杂的应力状态;地脚螺栓承受反复张拉荷载,可导致地脚螺栓的疲劳破坏、界面破坏和松动。按荷载效应的基本组合进行承载能力极限状态分析,按荷载效应的标准组合进行抗拉疲劳分析,采用许用应力设计法进行地脚螺栓的设计。考虑欠荷载系数的影响,对栓杆的变幅疲劳按常幅疲劳验算,通过分析栓杆与混凝土界面的粘聚力和摩擦力,提出按混凝土的局部受压进行锚板及基础混凝土设计。     

高强度螺栓螺纹根部应力集中的有限元分析

应用ANSYS软件中的有限元接触分析方法,研究了M56高强度螺栓联接组合螺纹根部圆角半径、螺纹深度和螺距对螺栓螺纹根部应力集中的影响。研究结果表明,增大螺纹根部圆角半径和螺纹深度可明显缓解螺纹根部的应力集中,而增大螺距的效果却不明显,这对工程应用具有一定的指导意义。     

环境温度和间隙对复合材料-金属混合结构机械连接钉载分配的影响

通过有限元模拟与试验相结合的方式,研究环境温度和间隙对复合材料-金属混合结构连接钉载分配和强度的影响。分别建立双钉单剪和三钉单剪有限元模型,并在模型中综合考虑了接触、金属塑性和复合材料渐进损伤等因素,研究了不同温度和间隙情况下钉载的分配情况。研究表明,间隙对初始阶段钉载分配影响较大,但不影响塑性屈服阶段的钉载比例和承载能力;温度改变引起的热应力会带来额外的温度载荷,温度载荷对端部钉载影响较大,温度载荷与机械载荷叠加,会加剧端部钉载的分配不均。