机械螺栓法兰连接的有限元力学模型比较研究

机械螺栓-法兰连接结构中存在着复杂的接触、摩擦和预紧等非线性因素.螺栓-法兰连接结构的有限元力学模型应当充分包含这些因素.首先介绍了连接结构接触分析的有限元法理论,然后比较研究了二维轴对称力学模型和三维实体模型在螺栓一法兰连接结构建模中的差剐,之后研究了温度载荷法、过盈配合法和等效外载法等三种不同的螺栓预紧力建模方法.计算结果表明:二维模型在处理螺栓-_法兰连接结构上计算耗费小,但计算精度较三维模型差别较大,结果粗糙;三种预紧力模拟方法都能模拟螺栓预紧载荷,但在适用范围、等效方法和计算精度等方面有区别.     

大口径法兰三维力学有限元分析

建立了螺栓法兰联接大口径法兰的三维有限元模型，在考虑垫片非线性和接触非线性的基础上，研究了预紧工况和承压工况下螺栓、垫片等元件的受载与变形情况。研究表明螺栓外侧应力与预紧力成正比且随着内压的升高而增加：螺栓内侧应力与预紧力成正比但随着内压的升高而降低；法兰偏转量对垫片和螺栓的应力影响较大，随着内压的升高法兰偏转量增加，垫片变形量减小但不均匀性增加。     

具有非线性垫片的螺栓法兰连接的理论计算与实验研究

按现行规范设计的螺栓法兰连接不能保证有效的密封,本文基于A.I.Soler等人对螺栓法兰连接的分析,对一具有非线性垫片的螺栓法兰连接进行理论计算与实验。该计算从螺栓——法兰——垫片系统出发,考虑垫片的物理非线性以及螺栓的拉伸和弯曲,分别模拟了系统在预紧和操作阶段的螺栓应力、法兰应力和垫片应力。此外,对一实际的法兰连接进行了实验研究,试验结果与计算结果吻合较好。     

直驱式抽油机法兰连接螺栓的有限元分析

基于ANSYS Workbench软件对新型高效节能直驱式抽油机8型机法兰连接螺栓进行分析研究,建立了直驱式抽油机的有限元简化模型,对法兰螺栓进行了理论计算,仿真数据与理论值基本吻合,证明了模型简化的合理性以及有限元分析可以满足工程需要。针对工作载荷和极限情况下的抽油机法兰连接螺栓进行分析计算,得到了连接螺栓的应力分布云图,同时分析了不同法兰连接筋板和连接螺栓失效情况对法兰螺栓受力影响,可以有效的预测法兰螺栓的断裂,为该系列抽油机安全性能分析提供有力的依据,同时提高了该产品市场竞争力。     

Di4000mm硫化罐罐体法兰连接的有限元应力分析

Ｄ_ｉ４０００　ｍｍ硫化罐罐体法兰连接的有限元应力分析大庆石油化工设计院张文光佳木斯石油化工设计院侯桂兰一、前言在石油、化工、电力等一些部门、为了防止某些化学成分对设备或容器腐蚀．常需在其内壁村上一层橡胶．硫化罐就是一个对衬胶进行硫化的容器。在对各种?..     

包带约束下的星箭连接环组合力学分析

为推动星箭连接环产品的标准化、型谱化,必须精准分析连接环在卫星发射阶段的应力与变形并评估其承载能力。将星箭连接环上的力学作用分解为线性的发射过载与非线性的包带接触,采用ABAQUS软件建立接触与过载的组合分析模型,时序上的分步分析使得非线性求解能够收敛。分析结果表明：包带约束对连接环的应力、变形影响明显,该型星箭连接环最大可承载质量3 500 kg、质心高度2 m的卫星。     

法兰连接系统应力分析

建立了法兰连接系统的有限元模型,分析了垫片在预紧作用下和逐渐加内压以及外弯矩情况下的应力场分布。研究表明,垫片应力在预紧力作用下,随着内压的升高,垫片应力沿径向分布趋于不均匀,螺栓具有不容忽视的弯曲应力。数值计算结果与PVRC（美国压力容器委员会）实验进行了比较,两者结果接近。     

外弯矩和蠕变对螺栓法兰连接紧密性的影响

螺栓法兰连接是石油化工机械设备等工业装置中最重要的静密封连接形式之一,其失效的主要原因是泄漏.在考虑垫片的非线性和连接结构部件(法兰、螺栓和垫片)蠕变的基础上,采用ABAQUS软件对承受外弯矩作用的螺栓法兰连接结构进行了三维数值模拟,研究了外弯矩和蠕变对连接结构紧密性的影响.研究结果表明,外弯矩使连接结构垫片应力分布不均匀,蠕变进一步加剧了应力分布的不均匀性并使垫片应力减小;受拉侧垫片应力减小导致了连接结构的泄漏.     

阀门环连接法兰端梯形环槽量具

阀门环连接(ＲＴＪ)法兰端面梯形槽的中径和槽宽,如采用卡板或通用量具测量,测不出具体数据,这给检验工作带来麻烦。为确保产品质量,经过多年实践和改进,将精度为002ｍｍ游标卡尺,改制成具有特殊卡爪的ＲＴＪ游标卡尺(图1)。用该卡尺进行测量,既能检验梯形环槽的精度,又能正确读数,并且提高了检验工效。经测量的梯形环槽加工尺寸能够满足ＡＮＳＩＢ165规定的公差要求,解决了技术测量上的一个关键。图1　ＲＴＪ游标卡尺为了正确迅速测量出梯形环槽的中径和槽宽,可参照ＡＮＳＩＢ165ＲＴＪ环槽图(图2)和ＲＴＪ游标卡尺卡爪实测图(图3),再通过…     

螺接搭接件的力学特性试验及三维有限元分析

在考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦、干涉配合和螺栓预紧力等因素影响的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc构建螺接搭接件的三维有限元分析模型.数值模拟结果与试验结果的对比表明,文中所建三维模型能有效地模拟搭接件的表面应变、载荷传递和第三弯矩等三维力学特性,同时搭接件的三维应力、应变特性及干涉配合和螺栓预紧力对载荷传递比的影响规律也进行了讨论,计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据.     

胶瘤弹性模量对铝单搭接接头应力分布的影响

利用弹塑性有限元法,研究四种不同弹性模量的胶粘剂 (丙烯酸酯胶、聚氨基甲酸乙酯胶、环氧树脂胶和酚醛树脂胶粘剂等) 形成的胶瘤对铝合金单搭接接头应力分布的影响.结果表明,当胶瘤采用不同于胶层的胶粘剂时,随着胶瘤弹性模量的减小,在胶层与胶瘤的连接处胶层中应力峰值显著提高,且均高于由单一胶所形成接头的应力峰值.对被粘物中紧邻界面层中的应力分布而言,峰值应力出现在胶瘤与胶层的连接处及靠近搭接区两端部处.随着胶瘤弹性模量的增加,靠近被粘物承载端的区域的应力越大,而自由端的应力越小,且靠近承载端的区域的应力峰值由胶瘤与胶层的连接处向承载端一侧转移,因而采用弹性模量低的胶粘剂形成胶瘤对接头的承载不利.     

孔蚀对老旧飞机搭接件结构完整性的影响

通过对一架服役20多年的退役飞机分解检查,分析搭接件的腐蚀状况,发现搭接件外表面光滑,而搭接面腐蚀很严重。利用三维有限元法分析腐蚀产物的“楔人效应”,得到最大主应力点的位置,是可能的起裂点。通过分析不同尺寸的半球形蚀坑和不同长短半轴比值的半椭球形蚀孔应力应变分布的影响,探讨搭接件疲劳裂纹的可能扩展方向,讨论局部孔蚀对搭接件结构完整性的影响。     

用弹塑性有限元法对焊接接头裂尖场J积分的研究

采用平面应力弹塑性有限元法研究了中心裂纹板焊接接头裂尖场J积分参量及其应用的可行性,数值分析采用MARC软件的二维弹塑性分析模型,探讨了不同强度匹配（高,等,低匹配）的焊接接头试样在加载过程中裂尖场J积分的变化情况,计算结果表明,靠近焊接接头裂纹尖端的J积分回路明显的路径相关性,而远离裂尖的J积分回路表现出路径无关性,焊接接头强度匹配因子M对裂纹尖端的J积分值有很大的影响,对应于每一个载荷P／P0,J积分的值随M的增大而减小,特别是当P／P0＞1．0时这种情况更明显。     

搭接长度对胶接接头工作应力分布影响的数值分析

运用弹塑性有限元法对单搭接金属胶接接头承载后的应力分布特征进行分析，重点研究搭接长度对分别采用酚醛树脂和丙烯酸酯制备的接头应力分布和接头强度的影响。结果表明，胶粘剂的性能对应力分布有较大影响，酚醛树脂胶粘剂制备的接头中胶瘤承担了相当多的载荷，且随搭接长度的增加,von Mises等效应力峰值和剪切应力峰值均趋于向胶层内转移，胶层中各部位的应力亦均有下降；当采用丙烯酸酯胶制备的接头时，胶瘤承载作用并不明显，其应力峰值出现在胶层中被粘物拐角处。     

搭接长度对胶焊接头应力分布的影响

采用三维弹塑性有限元方法,对采用酚醛树脂和丙烯酸酯两种胶粘剂的胶焊单搭接头,研究了其搭接长度对接头中应力分布的影响,计算结果表明,酚醛树脂胶粘剂焊接头,搭接区边缘应力值高于焊点边缘应力值,丙烯酸酯胶粘剂的胸焊接头中,焊点边缘应力远高于搭接区边缘应力,搭接长度增大时,两种胶粘剂胶焊接头搭接区内,焊点边缘和搭接区边级处的峰应力值都减小,增中搭接长度可以提高胶焊接头的强度。     

MECHANICAL PROPERTIES OF FINE PITCH DEVICES SOLDERED JOINTS BASED ON CREEP MODEL

Nonlinear analyses of quad flat package （QFP） on printed circuit board （PCB） assemblies subjected to thermal cycling conditions are presented. Two different solders are considered, namely, Sn37Pb and Sn3.5Ag. The stress and strain response of fine pitch devices soldered joints was investigated by using finite element method based on Garofalo-Arrheninus model. The simulated results indicate creep distribution of soldered joints is not uniform, the heel and toe of soldered joints, the area between soldered joints and leads are the creep concentrated sites. The similar phenomena of stress curves simulated based on Garofalo-Arrheninus model and Anand equations is confirmed, and the creep strain value of Sn3.5Ag soldered joints is lower than that of Sn37Pb soldered joints. Thermal cycling results show that Sn3.5Ag strongly outperforms Sn37Pb for QFP devices under the studied test condition. This is well matched with the experimental outcome analyzed. In addition, the soldered devices were tested by micro-joints tester, the tensile strength of Sn3.5Ag soldered joints is found to be higher than that of Sn37Pb soldered joints. By analyzing the fracture microstructure of soldered joints, it is found that fracture mechanism of Sn3.5Ag soldered joints is toughness fracture, while fracture mechanism of Sn37Pb soldered joints includes brittle fracture and toughness fracture. The results of this study provide an important basis of understanding the mechanical properties of fine pitch devices with traditional Sn37Pb and Sn3.5Ag lead-free soldered joints.     

汽车钢板胶焊接头的计算模型及其应力场特征研究

基于对胶焊接头局部结构和硬度分布的分析,建立了胶焊接头的计算模型。同时,对胶焊搭接接头拉伸剪切试验的载荷—位移曲线作了讨论。采用所建立的模型进行有限元计算,获得了两种弹性模量胶粘剂胶焊接头和单纯点焊接头的应力场,所得结果证实了计算模型模拟胶焊接头的有效性。     

EFFECT OF DYNAMIC LOADING ON FRACTURE BEHAVIOR OF WELDED JOINTS OF STRUCTURAL STEEL

To investigate the effect of dynamic loading on fracture behavior of welded joints of structural steel Q23SB and 16Mn in common use and compare the earthquake resistances of the two kinds of materials, dynamic tension and fracture toughness tests are carried out at room temperature. On the basis of the tests, the stress-strain fields near the crack tip of the compact specimens are analyzed by three-dimensional finite element model. The test results and finite element analysis results show that, the fracture toughness of welds and base metal of 16Mn steel increases with the increment of loading rate. Compared with 16Mn steel, Q235B steel is more sensitive to dynamic loading. The fracture toughness of welds of Q235B is comparatively low under static loading and dynamic loading at room temperature. Compared with the static loading, the fracture toughness of Q235B parent metal under dynamic loading decreases by about four times. Therefore, it can be concluded that compared with 16Mn steel, the earthquake re     

抽油机井油管接头弹塑性接触有限元分析

对油管接头进行弹塑性接触有限元分析，给出其应力分布规律，找出应力集中区即螺纹尾部第一啮合齿根；讨论各种载荷及锥度偏差对应力分布的影响，得出拉伸载荷对油管应力应变场的影响很大；油管极大锥度、接箍极小锥度使油管接头螺纹尾部第一啮合齿根应力集中区进一步扩大，而油管极小锥度、接箍极大锥度则会造成油管在端部附近断裂或粘扣，这两种情况都比较危险，因此在使用中应尽量限制锥度偏差。同时也对公称锥度的油管接头进行在循环载荷作用下的有限元分析，确定油管的疲劳失效类型属于高周疲劳。