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。     

纤维增强复合材料螺栓连接性能试验研究

依据复合材料连接测试标准ASTM5961,通过试验对比分析复合材料单向板试件采用3倍孔边距开孔螺栓连接、孔内预埋金属套筒件螺栓连接、层间预埋环形金属件螺栓连接3种形式的连接强度及破坏形式。3种连接形式试件的破坏形式都是挤压破坏,表明3倍孔边距可实现复合材料层合板螺栓连接最大承载力。带有预埋件的连接结构的承载能力较强,尤其是钢板预埋件的连接结构,其承载能力约为其他2种连接形式的3倍,不考虑重量因素是一种连接强度和可靠性高的螺栓连接方式。     

船用复合材料层合板螺栓孔处疲劳寿命实验研究

复合材料层合板结构由于其优异的力学性能在舰船上得到广泛使用。此种结构一般采用螺栓连接,其连接处的疲劳特性往往决定了结构的使用寿命。针对舰船桅杆上的复合材料雷达罩,阐述如何将结构疲劳实验简化为部件疲劳实验的具体方法和过程。设计了试验件和相应的夹具,开展了复合材料层合板螺栓连接结构的部件疲劳实验。分析表明:弹簧垫圈的预紧作用可延长复合材料层合板螺栓孔处的疲劳寿命;可采用结构静强度覆盖结构疲劳并辅以部件疲劳实验的方法来评估复合材料层合板结构的疲劳性能。     

复合材料螺栓连接结构数值模拟研究

在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见.如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键.本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构的三维有限元模型,采用不同的边界处理方法对该结构进行数值模拟,得到复合材料螺栓孔处的载荷,并将数值计算结果与试验数据比较,探求出了该结构螺栓孔处载荷数值模拟方法.采用接触+耦合的边界处理方式不仅能较准确的模拟复合材料螺栓连接结构,而且计算时间远小于完全采用接触时的计算时间,大大提高了工作效率.     

深水法兰连接机具螺栓预紧方法及装置研究

随着陆地和浅水油气资源的日益枯竭,急须开发深水油气资源以满足国民经济发展对能源的需求。法兰螺栓连接是深水管道连接的常用方法,也是深水管道回接必须攻克的难点。深水法兰连接机具是应用于深水管道法兰连接的一种专用设备,确定深水法兰连接机具的螺栓预紧方法对开发设计深水法兰连接机具具有重要意义,通过对比几种常用的螺栓预紧方法,确定了适用于深水的螺栓预紧方法,并设计了一种深水工作的螺栓预紧装置。该研究成果对机具的进一步开发,促进我国深水作业设备发展和提高我国深水管道连接技术具有一定意义。     

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。     

轻型复合材料上层建筑与钢质船体连接结构设计分析

[目的]设计可靠、有效的复合材料上层建筑与钢质主船体连接结构是复合材料上层建筑在舰船上应用面临的难点之一。[方法]综合考虑各种连接结构的优、缺点,采用"π"型双螺栓、双剪切连接形式设计复合材料与钢连接结构。提取上层建筑与主船体连接位置在浪花飞溅冲击载荷作用下的垂向反力及弯矩作为设计载荷,利用有限元软件ANSYS校核2种工况下的强度。[结果]计算结果表明,各项需要考核的应力指标均小于材料的极限应力,并且保留了一定的安全裕度,所设计的连接结构较为合理、可靠。[结论]在2种设计工况的强度校核中,泡沫芯材剪切应力的安全裕度最小;对于芯材较厚的夹芯板,泡沫芯材的剪切应力是薄弱环节,故在设计复合材料夹芯板连接结构时,应重点关注芯材的剪切问题。     

三峡升船机卧倒门油缸支铰优化

针对三峡升船机试运行期间闸首卧倒门油缸支铰连接螺栓断裂的问题,在满足闸首工作门结构力学性能的前提下,对不同工况下的螺栓进行强度分析,利用Solidworks Simulation有限元软件,建立螺栓和连接板的本构模型,对螺栓和连接板应力场进行数值模拟,得出螺栓断裂的原因,并提出油缸支铰的优化方案。结果表明,原螺栓强度预紧力小于螺栓最大工作荷载而导致螺栓断裂,更换的10. 9级高强度螺栓可以满足实际工况需求,增加的两个筋板保证了油缸支铰螺栓连接板的强度,可供类似工程提供参考。     

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。     

某低速机主轴瓦连接螺栓预紧力计算

为设计出合理的主轴承盖连接螺栓预紧力,以某型发动机主轴瓦组件为研究对象,分别通过理论计算和仿真计算2种方法分析安装柴油机主轴承轴瓦过程中轴瓦刚度、轴瓦公差和轴瓦凸出量产生的切向力之间的相互关系,对比这2种方法在计算各参数方面的异同,总结出低速机主轴承轴瓦安装连接螺栓预紧力的计算方法,为发动机主轴承盖连接螺栓预紧力的设置提供参考。     

Strength evaluation of intersection between stiffeners and primary supporting members in double hull structure

In this previous study, a consistent theoretical formula was established in single hull structure, taking account of all the structural components affecting the load share of each member, in combination with the combined load effect of direct force from the longitudinal stiffener and shear force on the primary supporting member. What's more, it has been known qualitatively that the bending moment at the root of the web stiffener in double hull structure is less than that in single hull structure. However, the difference between double hull and single hull structures has not been achieved. In this study, the authors develop a theoretical formulation to represent the stresses at the root of the web stiffener due to the load from both the longitudinal stiffener and the shear force on the primary supporting member in the double hull structure. Then, the results calculated by the derived formulae are compared with the results obtained by finite element analysis, and good accuracy of the proposed formula was verified. Finally, the calculated stresses were compared between double hull and single hull structures. On one hand, the share of loading born by the web stiffener is almost comparable between the double hull and single hull structures. On the other hand, the bending moment at the root of the web stiffener is smaller in the double hull structure than in single hull structure, and therefore, the maximum stress is smaller.     

船舶撞击荷载下桩基-重力式复合结构连接节点响应分析

桩基-重力式复合结构的连接节点处受力集中、应力大,且两种材料之间的连接,是该结构最关键和薄弱的部位。利用ABAQUS软件建立桩基-重力式靠船墩模型,分析连接节点在船舶撞击荷载下的响应,并研究不同因素的影响。结果表明,在船舶靠泊撞击荷载下,桩基-重力式复合结构前排连接节点的位移和受拉损伤系数峰值略大于后两排,最大主应力峰值出现在前排桩与沉箱连接节点前侧。桩的埋入深度应不小于1倍桩径,当埋入深度超过1倍桩径后,增大埋入深度对改善连接节点受力特性效果不明显;增大桩径尺寸是改善连接节点的受力特性最有效的措施,提高沉箱高度是改善连接节点的受力特性较为经济合理的措施。同时,可设置构造措施提高连接节点的承载力。     

螺栓连接的双体游艇扭转强度有限元计算研究

针对船体结构中的螺栓连接问题及双体船扭转强度问题,探讨了螺栓连接的模拟方法、有限元的力学计算模型及计算方法。利用大型有限元软件MSC.patran/nastran按现行规范对一艘采用螺栓连接的铝合金双体游艇进行了实算和强度校核,得到了螺栓处节点载荷并运用第四强度理论对螺栓进行了校核。计算结果表明,计算方法是可行的,计算模型是合理的。     

带竖缝钢筋混凝土剪力墙的设计与构造研究

为实现竖缝墙的设计思想，考察带竖缝剪力墙设计方法，提出了补充设计计算和构造措施，包括梁柱连接和梁腹板，应补充受剪强度计算；当受剪强度不满足时，建议增加竖缝墙和钢柱的抗剪件连接，该构造可同时满足安装要求；建议竖缝剪力墙上端与钢梁采用竖向孔高强度摩擦型螺栓连接，以实现竖缝剪力墙不承受竖向荷载，只承受水平力的设计思路．建议参考钢筋混凝土设计规范（GB50010—2002）对竖缝剪力墙受剪承载力进行设计计算．     

一体式预制桩帽构件在装配式高桩码头中的应用

介绍了一种一体式预制桩帽的特点及设计方法，通过理论分析、数值模拟对桩帽结构、连接方式等进行研究。结果表明，为便于一体式预制桩帽的安装，码头一般采用全直桩，可通过桩内混凝土灌心提高整体侧向刚度。桩帽的结构设计可参照现行码头结构设计规范进行。桩帽与钢桩采用承插灌浆连接，灌浆料可采用超高性能混凝土，灌浆长度可按握裹力计算，计算方法可参考国外相关规范。对于轴力较大的情况，可在灌浆区域设置剪力键以增加黏结力。     

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。     

阿芙拉型油船底边舱折角结构形式对比

针对阿芙拉型油船底边舱的压弯型上下折角,疲劳强度不满足规范要求的问题,结合其结构形式特点,考虑采用增加板厚、变换圆弧半径和增设肘板3种加强方案,对比分析表明,增加纵向结构板厚是改善各热点疲劳年限最直接的方法,圆弧半径增大对整体疲劳强度不利,增设肘板对压弯型上折角的疲劳强度比较有效.     

Strength and stability of double cylindrical shell structure subjected to hydrostatic external pressure—Part I: strength

This paper is the first part of the structure study of double cylindrical shell subjected to hydrostatic external pressure. A calculation method is put forward in the paper to analyse the massive structure strength of double cylindrical pressure shell. The equilibrium equations of double cylinder segments and ring plates are established by using the compatibility condition of orthogonal connection between inner and outer cylindrical shells through ring plates. The equilibrium equations set of cylinder segments may be integrated into the global equation of undetermined parameters by means of correlation matrix analysis and continuity conditions of adjacent shell segments. It may be used to solve accurately and simply deflections and stresses in the structural members at any point in the individual span ranging from single cylinder to double cylinder, locate the structural weakness and allow the researchers to have a comprehensive understanding of the massive structure strength. Model tests show that this method is accurate and reliable and may be adopted to perform a number of effective calculation analysis of engineering for the design of double pressure shell.     

Fatigue analysis of the bow structure of FPSO

The bow structure of FPSO moored by the single mooting system is rather complicated. There are many potential hot spots in connection parts of structures between the mooting support frame and the forecastle. Mooting forces, which are induced by wave excitation and transferred by the YOKE and the mooting support frame, may cause fatigue damage to the bow structure. Different from direct wave-induced-forces, the mooting force consists of wave frequency force (WF) and 2nd draft low frequency force (LF) , which are represented by two sets of short-term distribution respectively. Based on two sets of short-term distribution of mooting forces obtained by the model test, the fatigue damage of the bow structure of FPSO is analyzed, with emphasis on two points. One is the procedure and position selection for fatigue check, and the other is the application of new formulae for the calculation of accumulative fatigue damage caused by two sets of short-term distribution of hot spot stress range. From the results distinguished features of fatigue damage to the FPSOs bow structure can be observed.     

基于有限元力矩阵精确确定三舱段有限元模型边界力的计算方法

双壳油船结构统一规范要求进行三舱段的有限元模型强度计算.本文采用有限元力矩阵节点力计算方法,可以精确计算确定三舱段的有限元模型两端部应施加的边界力(弯矩和剪力),为正确实施三舱段的有限元模型的边界力计算提供了实用的计算方法.