为研究振动工况下螺栓连接自松弛机理,利用ANSYS参数化语言建立考虑螺纹的三维螺栓连接有限元模型,用降温法加载预紧力,进行螺栓连接横向振动瞬态分析;研究横向激励幅值、初始预紧力、螺纹啮合面、螺栓头及螺母承压面以及连接物之间结合面的摩擦因数等对螺栓连接自松弛影响。结果表明,横向振动时完全滑移先发生于螺纹啮合面处;横向激励幅值越小、初始预紧力越大、螺纹啮合面及螺栓头、螺母承压面摩擦因数越大,螺栓连接自松弛越不易发生;激励幅值一定时连接物间结合面摩擦因数对自松弛无影响,但摩擦因数越大,发生横向振动所需剪切载荷越大。研究结果对理解螺栓连接自松弛、指导防松设计具有重要意义。

介绍了一种组合式定位销设计方案,其目的在于解决因操作空间不足或装配时不便于加工定位销孔(如在空中对接等)的条件下,实现相关零部件的可靠定位。综合运用了弹性圆柱销对装配精度要求不高和锥面配合能充分适应销孔直径变化的特点,将弹性圆柱销和锥销有机结合起来,形成一种组合式定位销,它可以在保证定位可靠性的前提下,降低对定位销孔加工的位置精度要求,避免了装配时才能加工销孔的苛刻要求,该设计方法能够充分满足工程实际的需要。

文中介绍了一种利用螺栓螺母连接组合而成的新型钻头角度规。钻头角度规利用螺栓螺母把两件已经研磨好的零件进行组合装配,满足需要的精度要求。此量规用于检测钻头的基本参数。文中详细介绍了钻头角度规的结构及所需要的预紧力计算过程。

针对装配工厂中各种常见的螺栓松动现象进行阐述,并分析了装配螺栓松动的几种常见的原因以及提出了装配工厂常用的一些防松措施。

为了获得组合结构在高过载环境中的加速度响应规律,进行了气锤过载冲击实验,得到带螺栓连接组合结构不同位置的加速度响应,并使用ABAQUS有限元软件对实验动态冲击过程进行仿真研究,验证了数值仿真的可靠性。利用验证的有限元模型对高过载环境中螺栓预紧力、气锤冲击速度对组合结构不同位置加速度的影响进行仿真分析。结果表明螺栓预紧力较小时,组合结构对加速度"削弱"明显,当1#和2#位置螺栓预紧力达到10 k N和15 k N时,组合结构对加速度"削弱"作用减小并趋于稳定;初始冲击速度增加,相邻位置加速度差值增加,差值基本呈线性关系,斜率分别为0.025 66和0.013 57。以上结论为实际工程应用抗过载设计提供参考依据。

针对线性范围内的螺栓连接结构开展研究。在薄层单元理论基础上,提出了一种螺栓连接结构接触面刚度识别方法。采用正交各向异性本构关系的薄层单元模拟接触面,忽略螺栓和螺孔的影响,建立单个螺栓和多个螺栓搭接2种结构的初始有限元模型;根据试验模态参数,识别连接部位薄层单元材料参数。识别后,2种连接结构前四阶模态频率的计算结果最大误差不超过3.5%,表明识别后的薄层单元能准确反映接触界面的力学特征;文中方法适用于单个螺栓搭接和螺栓较密集工况的准确模拟。

工程实际中,能否处理好接触非线性问题是解决零件之间的连接装配的关键。文中以L形螺栓连接结构为例,理论分析了影响接触刚度的主要因素,推导得到其计算公式。通过有限元非线性静力学分析方法,计算施加预紧力螺栓结构的静力学变形,给出接触面积以及接触力的大小,并以此结果为依据,修改模型边界条件,利用MPC模拟接触条件,建立结构的动力学模型。分别对等效模型和一体化分析模型进行模态分析,并将振动试验与有限元仿真分析进行对比,得到如下结论该等效模型可以用来模拟接触非线性问题,为以后工程中的类似问题提供了一种有效解决方案。

本文对采用普通螺栓群轴心受剪连接的板件在受力大小相同的情况下,通过ANSYS有限元软件对不同螺栓个数时板材的受力进行计算。发现在保证螺栓总重量相同的情况下,在一定程度上,使用多而小的螺栓能够使板件的受力情况更均匀。

用ANSYS软件对带预紧力和装配应力的螺栓连接薄板应力分布进行有限元分析。针对连接件不同约束条件,计算得到薄板受拉时预紧力对螺栓孔处等效应力的影响。

通过对零部件的选材及承载能力的计算分析,并考虑高温高压环境下对组件无泄漏的保持性要求,设计了法兰螺栓连接的结构。对高温环境下,螺栓应力松弛现象对系统密封性的影响进行了研究,确保高温高压泵的运行可靠。并通过具体温度压力等条件下的泵进行实例计算分析,验证了改进设计的可行性。