高强度螺栓是MW级风电机组轮毂法兰与主轴法兰之间重要连接部件。针对其疲劳损伤分析,基于VDI2230高强度螺栓设计准则,首先提出并建立了以等效梁模拟主轴法兰螺栓连接的疲劳损伤有限元模型,同时验证了等效梁模拟螺栓连接的正确性。最后依据Eurocode3规范、Palmgren-Miner线性累积损伤理论对主轴法兰高强度螺栓连接疲劳损伤进行了计算。分析结果表明,螺栓在20年设计寿命中,不会发生疲劳失效。论文的研究成果为高强度螺栓连接建模与疲劳失效分析提供参考依据,具有一定的工程应用价值。

目前在航空结构上存在着大量的连接结构,连接部位强度被削弱,成为整体结构的薄弱环节。采用有限元软件建立了几种常见的连接接头模型进行对比分析,并与试验结果进行比较,可知接头失效机理基本一致,接头强度误差在10%以内。在已有的细观力学分析基础上,对新型复合材料-金属Comeld连接进行了有限元模拟分析,接头的失效机理及失效模式与试验结果基本一致,接头强度误差在20%以内。分析结果表明,与传统连接方式相比,Comeld连接具有较大的承载效率。

针对API(美国石油协会英文缩写)采油机械技术标准中有关“当设计规定预载时,螺栓预紧应视为要求确认的过程”的规范要求,而在实际实施中螺栓连接多数采用控制转矩值来间接保证预紧力的问题,文中利用液压拉伸及力矩相结合的螺栓预紧测量方法,研制了一种预紧力-转矩值验证装置,可对不大于M45的各规格螺栓预紧力进行相对直接、准确的测量,实现了对常规使用的测力矩扳手和定转矩扳手使用过程中的实时转矩值与预紧力进行验证。

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。

为了研究螺距和孔隙对螺栓连接自松弛的影响,建立了带螺纹的三维螺栓连接有限元模型,使用Newmark算法进行了螺栓连接横向振动瞬态求解,分析了不同螺距和孔隙对螺栓连接横向振动自松弛的影响。研究结果表明在横向循环载荷作用下,粗牙螺纹的螺栓连接相比细牙螺纹的预紧力下降速度要慢、螺纹啮合面和承压面的滑移要剧烈,因此细牙螺纹较粗牙螺纹不容易发生自松弛;孔隙越大螺栓连接预紧力下降速度越快、螺纹啮合面和承压面的滑移越剧烈,因此,孔隙越大越容易发生自松弛。

由于燃烧室机匣法兰螺栓连接处存在漏油问题,影响发动机的使用寿命和工作性能,还会污染环境、浪费油料。基于悬臂梁挠度变形理论,采用解析法推导螺栓连接结构挠度变形方程,建立优化连接结构密封设计的方法;在ANSYS中建立机匣螺栓连接精细有限元模型,计算法兰结合面在不同载荷形式下的轴向间隙分布;采用加强连接密封性的实施方案,通过数值模拟分析不同厚度密封圈的封严效果。结果表明:本文推导的方程能计算出法兰连接结构受载变形量,适用于连接结构密封优化,采用的方案能够解决实际工程应用中机匣法兰螺栓连接处漏油问题。

运用ADAMS动力学仿真软件,建立水下管道法兰连接扳手系统的多体动力学模型,并对该扳手系统作业过程进行动力学仿真研究。分析螺栓在预紧状态和操作状态下的受力状态,采用Water法建立螺栓受力方程,得到螺栓的设计载荷。对扳手系统的运动过程进行分析,将模型运动划分为匀速进给、变形和扳手拉伸三阶段模型,并分别对三阶段模型进行仿真,得到在拧紧过程中螺栓、螺母、扳手和垫片的速度、受力、变形曲线。仿真结果验证扳手系统机构本体设计的合理性,对水下管道法兰连接扳手系统的研制具有重要意义。

螺栓连接的可靠性往往直接影响整个机器设备的可靠性。文章应用模糊可靠性理论对螺栓连接的可靠度进行了计算，并分析了影响可靠度的一些因素，为相类似机械设计提供了参考依据。

液压试验是压力容器制造完成后的最后试验,其目的是通过对容器进行短时超压试验,全面综合考核容器的整体强度。但是,对于具有法兰、螺栓连接结构的高温工况压力容器,当设计温度下螺栓材料的温度修正系数小于壳体材料的温度修正系数时,液压试验压力受到螺栓材料的温度修正系数控制,试验压力将小于容器壳体本身要求的压力,这就达不到液压试验的目的。所以,对于具有法兰、螺栓连接结构的高温工况压力容器,应当以壳体材料的温度修正系数确定容器的液压试验压力,同时校核液压试验条件下螺栓的拉应力,该拉应力应不大于螺栓材料的最大允许应力。

液压平台是某水下振源体液压伺服系统的装配平台。工作环境恶劣，在实际工作过程中液压平台焊缝出现了疲劳裂纹。对焊缝产生疲劳裂纹的原因进行了分析。将液压平台与托架梁的焊接结构改为螺栓连接，并采用超声消应和整体真空热处理消应的方法提高整体抗疲劳性，焊后整体加工用来满足精度要求，改进后的液压平台再未出现疲劳裂纹。