面向结合面密封性能要求的装配连接工艺设计

为在产品设计阶段规划出满足密封性能要求的装配连接工艺,提出了一种面向结合面密封性能要求的装配连接工艺数字化设计方法.采用接触非线性有限元技术和弹性相互作用理论建立了螺栓组连接有限元模型,研究了螺栓预紧顺序、预紧力水平与结合面连接性能间的关系,构建了各螺栓预紧力大小与结合面压力间的关联模型,进而利用该关联模型,根据工况载荷下设备对密封性能的要求反求装配连接工艺.以发动机缸体缸盖装配连接为例,建立了发动机曲柄连杆机构动力学模型,分析了其工况载荷,并在缸体、缸盖和缸垫有限元模型的基础上,确定出工况载荷下发动机密封性能对结合面压力分布的要求,最后利用螺栓组连接与结合面压力间的关联模型反求出各螺栓预紧力的大小,通过与该型发动机已有装配连接工艺对比,验证了该设计方法的可行性.     

螺钉连接固定结合面匹配设计研究

为改善机床固定结合面的实际接触状态,对螺钉结合面压强分布的影响参数及影响规律进行了研究。通过建立的单螺钉连接结合面接触分析模型,获得了结合面的接触压强分布。通过改变结合面的设计参数,来实现螺钉有效影响半径、有效连接区域的最大化,得到了被连接件厚度与螺钉直径的匹配关系,以及相邻螺钉的最大间距。采用压强沿连接孔径向的高斯型分布曲线,对结合面压强分布规律进行了参数化表征和分析,分析结果表明:预紧力的增大可使压强值呈线性增大,但不改变压强分布趋势及分布范围;被连接件厚度的增加使压强分布由集中向均化分布过渡,但效果则逐步减弱;当螺钉直径增大时,结合面压强分布半径增大,当径向距离为螺钉直径的0.8倍时,压强最大。     

松螺栓连接的可靠性设计

从实例出发,论述了松螺栓连接的可靠性设计。     

常用结合面接触热阻特性的试验研究

结合面的存在不仅影响机床的静态特性和动态特性,而且对机床的热态特性也有较大的关联。从试验研究的角度出发,对机床结构中常用结合面的接触热阻特性进行了研究,得出了在不同配对材料、不同表面加工质量、不同介质等条件下压力与接触热阻的关系,并对其它几个相关问题进行了讨论,为结合面接触热阻特性的应用技术研究积累了基础数据     

木结构螺栓连接的力学性能分析

木结构中螺栓连接具有半刚性特性,连接性能对结构的力学性能影响显著.为解决螺栓连接初始刚度的计算问题,本文基于弹性地基梁理论推导出连接刚度的计算方法.弹性地基梁理论中的地基模量对应于木材的销槽承压刚度,本文对樟子松和东北落叶松销槽承压试验结果进行回归分析,通过全干相对密度和销直径两个变量,提出顺纹和横纹受力下的销槽承压刚...     

偏心抗剪普通螺栓连接的极限强度计算法

介绍了按极限强度法计算承受偏心剪力的普通螺栓连接计算方法,通过算例比较了按极限强度法和按目前工程设计中常用的弹性法计算的差别.结果表明,极限强度法比传统的弹性方法更合理、更经济.     

高强螺栓承压型连接抗剪承载力计算

针对现行规范在计算高强度螺栓承压型连接的抗剪承载力时不考虑连接板之间的摩擦力,与承压型高强螺栓的受力机理不相符的问题,采用虚功原理推导了预拉力模拟方法,并采用有限元方法对这一连接的受力过程进行分析.分析结果表明,当连接的承载力由螺栓强度控制时,若不考虑构件间的摩擦力,则高强螺栓承压型连接的承载力会被低估.在数值分析的基础上对这种连接方式的抗剪承载力提出了考虑连接板间摩擦力的计算方法.与有限元结果比较,该计算方法的误差在10%以内.     

机械结合面静动态特性研究回顾及展望

介绍了结合面的基本概念 ,全面回顾分析并总结了结合面静动态特性研究的历史及现状 ,指出了存在的问题 ,并对今后的研究工作进行了展望。     

偏心抗剪普通螺栓连接的极限强度计算法

介绍了按极限强度法计算承受偏心剪力的普通螺栓连接计算方法，通过算例比较了按极限强度法和按目前工程设计中常用的弹性法计算的差别。结果表明，极限强度法比传统的弹性方法更合理、更经济。     

机匣安装边螺栓联接结构的优化设计

通过建立某航空发动机静子机匣安装边螺栓联接结构优化设计的数学模型,借助于Matlab软件,基于惩罚函数法,对该模型进行结构优化,以获取最优几何参数。计算结果表明,优化几何参数后安装边螺栓联接结构的重量降低了16.6%。利用APDL语言对优化前、后的螺栓联接结构进行应力场分析,验证了优化设计结果的可行性,为机匣安装边结构设计和发动机减重提供可靠的参考依据。     

机匣纵向安装边螺栓联结结构参数对泄露压力的影响

航空发动机机匣安装边多采用不含垫片的螺栓联结结构形式,安装边除了刚度及强度要求外,还有气体密封要求,特别是对内压力较大的高压压气机机匣。本文利用线弹性断裂力学的相关理论,简化螺栓法兰联结结构,推导出泄露压力计算公式。利用workbench软件进行仿真计算,得出螺栓联结处的正应力分布,求得泄露压力。通过有限元计算,研究了螺栓预紧力、螺栓位置和法兰厚度等参数对泄露压力的影响,为机匣纵向安装边螺栓联结结构参数设计提供了参考依据     

粗糙机械结合面的接触刚度研究

为准确进行计入粗糙接触界面影响的组合结构动力分析,基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,给出了根据受力和变形关系计算粗糙表面接触刚度的方法,得到了不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度.计算结果表明:表面形貌造成的接触应力分布不均匀和局部塑性变形导致法向界面接触刚度随着压力的增加先增大后减小,并随着表面粗糙度的增加而降低;切向界面接触刚度随着法向载荷和摩擦系数的增加而增加,随着切向载荷的增加而减小.当切向载荷增加到一定值时,接触界面将由微观滑移转化为宏观滑动,摩擦界面连接失效.     

大直径螺栓球节点的拓扑优化研究

针对大直径螺栓球节点质量过大的问题,采用拓扑优化方法对其进行优化研究.使用SolidWorks软件建立一个大直径螺栓球节点初始模型,再将模型导入HyperMesh中,把螺栓球定义为可设计区域,8根螺栓定义为不可设计区域,进行有限元静力分析,得出等效应力图和位移图,然后利用OptiStruct求解器在体积分数约束条件下,...     

光弹性法和焦散线法研究联结零件接触应力

采用经典的三维光弹性实验技术和新兴的焦散线实验方法，分别研究了螺栓联结件的三维接触应力及其接触影响区域。所得实验结果为汽缸盖接触联结系统的设计、机械螺栓联结零件的有限元计算及其可靠性分析，提供了实验依据，并开拓了焦散线法实验的应用范围。     

非均匀有理B样条曲面形状优化方法

基于非均匀有理B样条技术,根据给定型值点进行曲面重构.为寻求既满足建筑意图又受力合理的曲面造型,提出型值点调整法优化曲面形态的方法.该方法以自重作用下结构变形最小为目标函数,以型值点坐标为设计变量,采用梯度法调整型值点位置,优化曲面形态,得到高刚度合理曲面.通过两个工程实例自由形态曲面优化,证明所提方法的可行性和高效性.     

构件强度控制的高强螺栓承压型连接研究

高强螺栓承压型连接是否考虑构件间的摩擦力会直接影响构件强度控制情况下的承载力.根据高强螺栓承压型连接的作用机理对这种过程进行了分析,并采用数值实验方法模拟了这种情况的受力过程,用降温法模拟施加在高强螺栓上的预应力.结果表明:当连接的承载力由构件强度控制时,若不考虑构件间的摩擦力,则高强螺栓承压型连接的承载力会被低估.在...     

用边界元法对三维弹性接触问题进行形状优化

应用Microsoft Fortranty PowerStation自行开发了基于Windows操作系统,适用于一般三维弹性物体接触应力的边界元分析程序3DCBEM。在此基础上,选取约束变尺度法CVM作为优化程序,构建了一个完整的三维弹性接触问题形状优化软件系统。用本系统对几个算例作了分析验证,得到了满意的结果。     

摩擦因素对结合面法向接触状态的影响

基于综合考虑微凸体完全弹性、弹塑性和完全塑性的三维接触分形理论,并引入微接触点域扩展因子,进而考虑摩擦的影响,建立了修正的结合面法向接触模型。该模型的仿真研究结果表明,摩擦的影响使得临界弹塑性接触面积增大,从而使变形机制中弹塑性变形和塑性变形的比例增大;在相同的真实接触面积下,考虑摩擦因素影响所对应的接触载荷比不考虑摩擦因素影响所对应的接触载荷较小,且随真实接触面积的增大两种情况下所对应的接触载荷之间的差距将逐渐变大。同时还分析了不同参数条件对法向接触状态的影响。