被联接件形式对结构模态及传递特性影响的研究

被联接件形式和螺栓预紧力对螺栓联接结构的模态和传递函数有较大的影响,但在实际的工程装配和有限元模拟时,由于处理复杂而经常被忽略。首先通过ANSYS Workbench软件,对不同被联接件形式下的螺栓联接结构进行模态分析和传递特性分析,然后对阶梯型螺栓联接结构施加三组不同预紧力,最后将有限元计算值和实验值进行比较。计算结果表明,由于在模态计算时忽略了阻尼的影响,使得计算值和实验值有误差,误差在工程允许的范围内;被联接件形式为阶梯型时结构的固有频率较高;被联接件形式和螺栓预紧力对结构传递特性影响较明显。     

基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测研究

针对工程实际中出现的螺栓联接松动问题进行了研究,提出了一种基于压电主动式传感的结构频率跟踪的螺栓联接监测方法。根据赫兹接触理论并结合有限元仿真分析,得出了螺栓联接接触界面法向接触刚度与螺栓预紧力之间的单调函数关系,而螺栓联接结构的频率与法向接触刚度相关,进而建立了基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测方法。建立实验装置,在螺栓联接件的非接触面的两侧分别粘贴压电材料,作为驱动器和传感器,分别激发脉冲超声波信号和接收通过螺栓联接界面的超声波响应信号,分析了响应信号的功率谱得到螺栓联接结构的频谱。实验结果表明:螺栓联接结合面的法向接触刚度与预紧力近似成对数函数关系,螺栓联接结构的某阶频率与螺栓预紧力近似成对数函数关系,从而可以通过分析螺栓联接结构的某阶频率变化得到螺栓预紧力状态。仿真结果与实验结果相一致,为螺栓联接松动问题提供了一种监测方法。     

受轴向载荷紧螺栓联接的预紧力计算

在柴油机、压力机及化工压力容器等重要螺栓联接中,由于联接中各零件是相互约束的弹性体。当外载荷作用时,螺栓和被联接件的变形就发生了变化。为了保证联接间不产生缝隙,并具有足够的紧密性及联接刚性,在装配时应将螺栓事先预紧,其预紧力 F′及残余预紧力 F″大小的确定十分重要,它不仅涉及螺栓联接的可靠性,而且还影响到螺栓联接的结构尺寸。然而,现行的计算方法比较繁琐,应用不便。本文试图从力——变形——刚度三者相互关系中,引入预紧系数 K_f,寻求简便的计算公式,或者图表,便于设计计算使用。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

螺栓联接强度计算方法的探讨

针对当前螺栓联接强度计算方法中所求预紧力偏小,不能与ＧＢ３０９８．１－８２规定值相适应问题,提出用螺栓保证应力作为预紧力大小的判据,引入载荷系数以提高预紧力值,增强联接刚度、紧密性和提高防松能力．着重讨论了受轴向工作载荷时紧螺栓连接强度的计算方法．     

兆瓦级风力机组偏航齿圈螺栓联接强度分析

建立兆瓦级风力发电机组偏航过程动力学模型和偏航齿圈与塔架法兰处螺栓联接三维模型并运用Hypermesh软件处理,在ABAQUS中建立螺栓接触模型,取预紧力为屈服极限σp0.2的60%~80%对螺栓联接偏航过程静力学性能进行分析。研究结果表明:通过对比不同预紧力工况下得出的应力强度与疲劳强度,提出可供参考的预紧力Fv取值范围;当且预紧力为0.7σp0.2时,螺栓及其连接件应力应变最理想,在仅受预紧力和加载极限载荷后最大应力分别为712.5 MPa和733.4 MPa,工作应力下的安全系数SF=1.28,满足强度设计要求,为该兆瓦级风力发电机组偏航齿圈螺栓联接及其他连接系统的应力强度校核、疲劳分析等提供参考,便于进一步优化设计。     

横向载荷下止动盘螺栓松动有限元分析与改进

针对横向载荷下止动盘螺栓松动失效，借助ABAQUS分析软件，对螺栓初始预紧力、摩擦系数、载荷幅值、载荷频率等进行分析，表明初始预紧力、载荷幅值、摩擦系数是连接松动的重要影响因素。结合止动盘螺栓实际使用状态，提出止动盘螺栓按材料限制最高拧紧力矩施加初始预紧力、定期检查并补充拧紧、安装弹簧垫圈等修理方式可有效防止松动失效。     

对受横向载荷(力和扭矩T)的螺栓组联接预紧力计算方法的探讨

本文对受横向载荷(R和T)的螺栓组联接预紧力的计算提出了新方法。 它是在三点假设的基础上,根据被联接件间的摩擦力矩和工作力矩的平衡条件计算预紧力的。 用这种方法计算出来的预紧力较常规方法小得多,因此,不仅使联接可靠,而且可节省材料,减轻重量,降低成本。     

利用ANSYS模拟螺栓预紧力的研究

在螺栓联接的有限元分析中准确模拟螺栓的预紧力是一项复杂而困难的工作。论述了利用有限元技术在ANSYS中模拟螺栓预紧力的预紧力单元法、降温法和渗透接触法等方法。通过对比发现预紧力单元法能较好的模拟实际预紧力，从而为有限元分析中施加预紧力栽荷提供了可靠的理论和应用依据。     

螺栓联接的有限元建模方法研究

对螺栓联接的有限元建模方法进行研究和评估.以螺栓-法兰联接为例,基于有限元分析软件ANSYS,建立了3种螺栓联接的有限元模型,即实体螺栓联接模型、梁单元联接模型和刚性单元联接模型.模态试验和应力分析表明,实体螺栓联接模型和梁单元联接模型具有广泛的适用性,可准确分析螺栓联接结构的静态特性和动态特性.相比实体螺栓联接模型,梁单元联接模型在保留了关键细节的同时提高了建模和计算效率.刚性单元联接模型不能模拟螺栓预紧和接触,只适用于模态分析.试验和仿真均表明,螺栓预紧力的大小对结构模态影响很小.仿真表明,螺栓联接表现出复杂的非线性特性,如应力的非线性变化、法兰之间接触状态的变化、螺栓总拉力的非线性变化等.      

风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析

以风力发电机塔筒法兰高强度螺栓为研究对象,考虑外载对疲劳损伤的影响,建立风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析的方法.首先,以连接截面受力状况作为损伤参量,借助塔筒等效模型确定最大受载截面;其次,采用Schmidt-Neuper算法获得塔筒任意扇面所受外载,并基于有限元模型研究外载与高强度螺栓内应力的关系,建立高强度螺栓疲劳损伤分布模型;最后,考虑预紧力的影响,对比研究不同螺栓预紧力疲劳累积损伤值,确定最优螺栓预紧力.结果表明,整圈法兰螺栓疲劳累积损伤最大位置为-4.17°和175.87°,预紧力比例为70%时螺栓预紧力最为合适.     

组合式轧机机架结构有限元模拟分析

以某轧钢厂5000 mm中厚板轧机组合式机架的参数为依据,利用有限元软件ANSYS模拟分析了其应力、应变、机架刚度、模态和疲劳寿命等情况。得到了组合式机架横梁和立柱之间的联接螺栓预紧力对组合式机架的应力和变形的影响以及最佳的螺栓预紧力范围。     

塑性变形演化对螺纹联接松动的影响研究

通过考虑材料的棘轮效应,数值模拟了螺纹联接早期的松动行为,并以此为基础展开了载荷方向、预紧力、侧向载荷幅值、摩擦因数对这一阶段螺纹联接松动的影响规律研究. 研究结果显示,首次循环可以使得螺栓张紧力大幅下降;在后续的循环中,螺纹联接的材料的棘轮效应不可忽视;在所研究的各影响因素中,侧向载荷幅值对本问题的影响最为明显.      

普通螺栓组（R和T作用）联接预紧力计算方法

对受横向载荷和转矩的普通螺栓组接预紧力的计算提出了新方法。它是根据被联接件间的摩擦力矩和工作力矩的平衡条件计算预紧力的。用这种方法计算出来的预紧力较常规法小得多,因此不仅使联接安全可靠,而且可节省材料,减轻重量,降低成本。     

面向组合结构刚度非线性特性的等效模型

针对组合结构轴向载荷下呈现的刚度非线性特性难以计算的问题,提出了梁-双弹簧等效计算模型,研究了在包含不同材料垫片的组合结构中螺栓预紧力以及部分几何尺寸对轴向刚度非线性特性的影响.结果表明:采用铝合金垫片时,该连接组合结构的非线性特性主要表现为其轴向载荷-位移曲线在拉压状态改变时出现明显拐点;而该结构采用石墨垫片时,位移曲线在拉压阶段分别表现出非线性.相比于垫片厚度,螺栓预紧力、法兰厚度以及螺栓位置对轴向拉压刚度的影响更显著,且影响规律与所受载荷方向、垫片材料属性有关.     

复杂载荷条件下柴油机气缸套的变形仿真分析

基于ANSYS软件,对柴油机气缸套在螺栓预紧力、燃气压力、活塞侧推力以及温度载荷作用下的变形进行了数值仿真。结果表明,温度载荷是引起气缸套变形的主要因素,螺栓预紧力和燃气压力对气缸套的变形影响很小可以忽略,而活塞侧推力则会导致气缸套圆柱度误差。     

北京吉普212发动机连杆的有限元分析

应用ANSYS结构分析软件,对北京吉普212发动机连杆进行了三维有限元分析.得出了螺栓预紧力对连杆大头圆度的影响;预紧力与工作载荷共同作用下连杆的应力和变形云图,为进一步改进设计提供了理论依据.     

北京吉普212发动机连杆的有限元分析

应用ANSYS结构分析软件，对北京吉普212发动机连杆进行了三维有限元分析．得出了螺栓预紧力对连杆大头圆度的影响；预紧力与工作载荷共同作用下连杆的应力和变形云图，为进一步改进设计提供了理论依据．     

螺栓联接多个零件之间的受力与变形的图解分析

本文根据螺栓联接零件的受力与变形的线性关系,运用线性迭加原理,以图解分析的方法,对用螺栓联接的多个零件在预紧载荷和工作载荷共同作用下的受力与变形的大小提出一种有效的计算方法。     

基于时间反演法的螺栓健康监测研究

针对实际工程结构中容易出现的螺栓联接松动问题进行了研究。采用Greenwood和Williamson模型和时间反演原理对聚焦信号幅值与螺栓预紧力的关系进行理论推导,得出两者成单调增函数关系;并据此提出一种基于时间反演法的螺栓健康监测方法。建立实验装置,进行实验研究。实验结果表明,聚焦信号幅值与螺栓预紧力的关系曲线近似于对数函数关系;接触界面粗糙度越大,聚焦信号幅值越快趋于稳定;时间反演法具有良好的自适应聚焦效果,能有效提高信号信噪比,在螺栓健康监测方面具有很好的应用前景。