冲击载荷作用下预紧力螺栓强度特性研究

对冲击载荷作用下的预紧力螺栓进行强度分析,对比分析螺栓联接结构在横向冲击和纵向冲击以及不同预紧力和不同冲击载荷工况下的螺栓强度和结构响应,验算了某舰用汽缸在冲击载荷作用下的螺栓强度。研究表明,螺栓联接在冲击载荷作用下,螺栓的应力响应随着预紧力的变化而变化,且受剪螺栓的预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大;受拉螺栓的强度会随着其预紧力的增大而变薄弱;同时受剪拉作用的螺栓,当预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大。     

螺栓预紧力的加载方法研究

螺栓预紧力的准确加载对于螺栓应力分析以及螺栓联接组件的受力特性分析起着至关重要的作用。本文以某型调距桨叶根螺栓为分析模型,在有限元分析软件中建立计算模型,采用仿真分析的方法对螺栓预紧力的加载方法进行研究,建模分析计算表明,两种计算方法均能有效地模拟螺栓的预紧效果。     

海上风机叶根螺栓瞬态应力分析与可靠性优化

大兆瓦海上风电机组叶根螺栓螺纹副预紧载荷分布非均匀行为是诱发螺栓在高预紧状态下预紧力早期衰退的最主要原因之一。结合海上风机叶根螺栓的预紧工艺,文章从螺纹副载荷非均匀分布行为入手,提出了一种基于螺纹副载荷分布计算的螺纹参数匹配与连接工艺优化方法。首先,构建了参数驱动的螺纹副精细化有限元瞬态动力学模型,并对螺纹牙型角、螺距等特征进行了参数化建模,计算了采用拉伸法工艺预紧叶根螺栓过程中标准螺纹副受载历程与载荷分布状态;然后,搭建了基于拉伸法工艺预紧螺栓的试验系统,以螺栓预紧力瞬时衰减值为判据验证了螺纹副载荷分布行为有限元计算模型的有效性与精度。最后,以某型10 MW级风电机组用M36高强度螺栓为工程应用对象,基于叶根螺栓拉伸法预紧工艺下螺纹副载荷分布对其螺纹特征进行了参数化适配设计。结果表明：采用本文提出的方法,有效控制了拉伸法预紧螺栓过程中的预紧力损失,降低了螺牙的最大结构应力的同时改善了螺纹副的应力分布,有利于提高风电机组的运行可靠性。     

基于有限元方法的调距桨桨毂机构强度分析

对受推力、扭力、离心力和螺栓受预紧力联合作用下的某型舰船调距桨完整机构各部件的静强度进行有限元仿真分析;基于ANSYS 12.0软件,考虑完整部件的三维模型以及装配接触关系,对桨毂机构各部件进行有限元建模。有限元分析结果与理论计算和试验结果的对比验证表明,在完整模型和复杂工况下,基于应力应变准则,重点针对如叶根螺栓、曲柄盘和桨毂体等主要受力部件进行分析,更符合实际工程需要。     

调距桨叶根螺栓与曲柄盘静强度设计研究

采用集中载荷加载的方法，对调距桨模拟桨叶施加额定工况、极限工况条件下的推力、切力、离心力、推力弯矩和切力弯矩，通过对叶根螺栓、曲柄盘的试验测试结果与仿真分析结果的对比分析，验证承受高载荷的桨毂组件静强度设计的合理性、仿真分析的正确性，化解桨毂组件静强度设计风险。     

调距桨叶根螺栓与曲柄盘静强度设计研究

采用集中载荷加载的方法,对调距桨模拟桨叶施加额定工况、极限工况条件下的推力、切力、离心力、推力弯矩和切力弯矩,对叶根螺栓和曲柄盘进行试验,并将测试结果与仿真分析结果进行对比,验证承受高载荷的桨毂组件静强度设计的合理性以及仿真分析的正确性,以化解桨毂组件的静强度设计风险。     

调距桨桨毂机构与轴系系统的抗冲击有限元分析

针对某型调距桨桨毂机构建立有限元模型,考虑将瞬时冲击作用等效为静力载荷,以惯性力的形式施加于桨毂机构上,并基于模态叠加的思想,求解等效静力载荷,进而获得该阶次模态下桨毂机构各构件的应力响应结果,最终计算调距桨机构中螺栓连接件的等效冲击应力。     

FPSO典型焊接接头残余应力释放及其对疲劳强度的影响

为了在估算结构疲劳强度时计及残余应力释放的作用,合理地解释在以往焊接接头疲劳试验中不能解释的试验结果,借助三维弹塑性有限元法,研究了FPSO典型焊接接头在任意变幅循环载荷作用下的残余应力释放规律,建立了在任意变幅循环载荷作用下残余应力释放大小与残余应力和外载荷大小之间的计算公式,从而定量地分析了残余应力的释放,提高了疲劳强度估算的准确性和可靠性。     

深水立管法兰接头的有限元分析

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ANSYS软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照API规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。     

基于残余应力释放的FPSO典型焊接接头的疲劳强度修正公式

由于浮式生产储油卸油船(FPSO)等船舶结构在服役前常常经历过较大的静载荷,这个预载荷常常会使焊接接头处较高的残余应力产生释放,同时船舶结构还承受着不断变化的波浪载荷,所以在估算FPSO等船舶结构典型焊接接头的疲劳强度时,需考虑残余应力释放的影响.该文通过有限元方法分析了在任意变幅循环载荷下,疲劳热点处的残余应力释放的规律,归纳出残余应力释放的大小与初始残余应力和外载荷之间的关系公式.然后,利用此公式对改进的疲劳估算公式进行修正,并且利用修正后的公式估算不同预载荷下典型焊接接头的疲劳强度,结果与试验结果棚符合.利用修正的改进公式可以更合理地对典型焊接接头在任意变幅循环载荷下的疲劳强度进行设计,同时也合理地解释了疲劳试验中以往不能被理解的结果.     

调距桨桨叶连接螺栓过渡圆角光弹性试验研究

苛刻的空间尺寸要求和严酷的使用环境使得调距桨桨叶连接螺栓设计极为重要,为研究连接螺栓螺帽螺杆圆角过渡区域因截面形状突变存在的应力集中情况和应力分布规律,以某型调距桨桨叶连接螺栓联接组件作为试验模型,采用光弹性试验方法测得其应力分布和应力集中系数,并与有限元仿真分析结果进行了对比验证,为桨叶连接螺栓组件结构设计及其优化提供重要支撑。     

调距桨桨毂机构水动力负荷加载方式仿真研究

本文首先对某调距桨进行了CFD仿真分析,然后将CFD计算得到的桨叶分布式压力负荷加载至调距桨桨毂有限元模型的桨叶上进行有限元静强度仿真计算,并与多点约束集中(MPC)加载方式的计算结果进行比较。因分布式压力加载方式更接近真实加载情况,更适应于精度要求较高的高负载调距桨桨毂设计,与分布式压强加载相比,虽然MPC加载方式精度较低,但因其载荷加载处理与仿真计算时间大为缩短,得到的结果偏安全,因此适用于一般的工程强度估算校核。     

调距桨桨毂机构静强度的有限元仿真分析

文章对受推力、扭力、扭矩、离心力和螺栓预紧力联合作用下的某型舰船调距桨桨毂机构静强度进行有限元仿真分析。基于ANSYS 12.0软件平台,考虑桨毂部件几何结构及零件间装配接触关系,对桨毂机构整体及零件进行全六面体和六面体与四面体混合有限元建模,研究了桨毂中各零件在正常工况相互作用下的应力大小及分布。重点针对叶根螺栓的实际结构,采用六面体网格分析螺栓有无螺纹区别,证明螺纹的几何特征在强度校核中不能忽略。     

螺栓预紧力对舰用汽缸力学特性的影响研究

针对螺栓预紧力对舰船设备力学特性影响研究较少的现象,以某舰用汽缸为例,研究螺栓预紧力对其力学特性的影响,对舰用汽缸在无螺栓预紧力和螺栓预紧力不同工况下进行对比,分析汽缸的变形和螺栓的强度。研究表明：为使舰用汽缸工作时发生较小相对位移,增强密封性能,在保证螺栓强度条件下应充分发挥螺栓预紧力作用,其预紧应力应控制在其材料屈服极限的45%～52%之间。     

调距桨静态加载试验装置设计

研制了调距桨装置半实物加载试验装置,包括机械加载装置、加载液压系统和电控系统.该试验装置可模拟调距桨装置在实际航行时所受的各种静态载荷.通过试验模拟加载,可获得桨毂毂桥、叶根螺栓等主要零件的应力与加载负荷的关系及分布情况,并可验证理论分析、仿真计算,为叶根螺栓等零件的优化设计提供依据.     

船用主轴法兰连接的有限元分析

针对某实船主轴的铰制螺栓法兰连接,采用有限元软件MSC.Marc对连接件进行三维实体有限元模拟分析,研究船用主轴在工作载荷下的工作工况。通过计算得到铰制紧配螺栓法兰连接在螺栓预紧力、螺栓过盈和主轴扭矩推力的影响下各部件的应力和变形情况。计算结果显示:法兰连接中最大应力出现在螺栓中;法兰上的应力水平并不高,且法兰盘上铰制孔到法兰盘边的应力较小。     

残余应力释放影响FPSO疲劳强度的研究综述

浮式生产储油卸油船(FPSO)服役前常经历过较大的静载荷,会使焊接接头处较高的残余应力产生释放,船舶结构还承受着不断变化的波浪载荷。在估算FPSO等船舶结构典型焊接接头的疲劳强度时,需考虑残余应力释放的影响。介绍了国外学者对该方面的研究动态、发展趋势和研究成果。详细描述了基于残余应力释放的FPSO疲劳强度需重点关注的一些问题。     

基于子模型法的柴油机连杆有限元分析方法

采用有限元法对某型发动机连杆进行结构强度分析,阐述了在有限元计算中需要考虑的连杆部件几何模型,载荷边界条件及其处理方法。对于高强度螺栓,分别采用简化模型和精细子模型法进行分析并对比计算结果,结果显示简化模型和子模型法计算得到的螺纹位置应力分布截然不同,精细子模型能更真实地反映连杆螺栓在工作状态下的应力分布情况。最后对连杆进行疲劳强度校核,得到连杆疲劳寿命结果。从结果可以看出,该连杆的疲劳寿命满足永久寿命要求。     

某船用柴油机齿轮箱端盖安装间隙值研究

某船用柴油机齿轮箱端盖在设计时,齿轮轴两侧滑动轴承采用翻边整体轴套设计。在齿轮箱端盖和齿轮箱箱体之间设置初始间隙,通过端盖螺栓的预紧力作用来保证轴套的固定。针对齿轮箱安装工况,采用有限元法对轴套变形以及齿轮箱端盖与箱体之间的间隙值进行了计算和分析,研究了螺栓预紧载荷对轴套变形和齿轮箱端盖与齿轮箱之间的间隙值的影响规律,为合理的确定齿轮箱端盖螺栓预紧载荷以及设定对应的初始间隙值提供了依据。     

预受载荷的舰船设备抗冲击分析

以舰船压力容器设备为对象,研究了在设备冲击动力学模拟中借助准静态分析计入螺栓预紧力和容器压力等预受载荷的方法。采用降温法模拟螺栓预紧力,并与标准的螺栓载荷法对比得到合适的低温载荷,结果表明降温法对于复杂模型的瞬态分析而言是准确性与效率兼备的选择。文中还将螺栓预紧力、工作压力和冲击载荷在同一个计算步中综合模拟,表明准静态分析与显式动力学算法的结合可以稳定准确的模拟舰船复杂设备的冲击响应。