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。     

复合材料层合板螺栓连接强度实验研究

通过对不同预紧力下舰船复合材料层合板单剪连接和双剪连接两种结构形式的静拉伸强度实验,考核了复合材料层板螺栓连接处的强度特性。实验结果表明:双剪连接结构强度随着预紧力的增大而增大。而在单剪连接结构中,一定范围内的预紧力可以增加连接结构的强度,过大的预紧力会使其连接强度减小。通过对以上实验现象的分析,认为预紧力对板的侧向约束限制并延缓了局部开裂和分层是预紧力增加螺栓连接结构强度的主要原因。     

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。     

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。     

调距桨桨叶固定螺栓的强度研究

本研究是针对大型可调螺距螺旋桨桨叶固定螺栓的疲劳寿命而进行的,着重对作用在螺栓上的应力及螺栓材料的疲劳强度进行了分析。为估算螺栓的工作应力,试验采用全尺度调距桨模型。相当于所估算的水动力和离心力的作用力分别固定地作用在模型桨叶及其叶边上(毂径437.5毫米)。由于螺栓强度似乎是按材料的疲劳强度及刚度而变化的,试验中就选用了不锈钢SUS44B、铜合金AMB102F及ABB-2等高度防蚀材料。对由这三种材料制成的全尺度螺栓头模型也作了试验,以估算其在直接应力状态下的疲劳强度。由上述试验可得到下列结论: (1)桨叶固定螺钉的工作载荷分布,与常规计算方法中的数值区别很大。 (2)压力面前边的螺栓载荷大于其它螺栓的载荷。 (3)当增加预紧力时,各个螺栓的分配载荷减少,趋近于一定值。 (4)为获得各个螺栓的最小工作载荷,有一个毂径、螺栓节径和叶根法兰厚度的最佳组合。 (5)三种材料的疲劳强度由高到低的次序为SUS44B、AMB102F、ABB-2。 (6)借助于工作载荷——预紧力图及螺栓耐久极限图,可找到最佳预紧力值。     

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。     

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。     

高强度液压螺栓在船舶传动轴系上的应用

船舶轴系传递的转矩载荷很高,对联接件的强度和韧度有很高的要求,高强度液压螺栓作为一种新型扭矩联接件近年来引起了广泛的重视。本文系统分析船舶推进系统轴系的力学特性,借助理论力学和弹性力学知识对高强度液压螺栓的转矩、最佳预紧力和强度载荷进行分析,并利用Ansys有限元分析软件对高强度液压螺栓的应力和形变量建模分析。     

螺栓联接的可靠性研究

本文针对螺栓联接的可靠性,从结构形式、受力分析、预紧力、拧紧力矩等方面介绍了螺栓联接的设计计算方法,分析了装配过程中螺栓联接的影响因素,给出了质量保证方法。     

舰船轴系用液压螺栓抗冲击性能数值仿真研究

液压螺栓由于装拆方便,可承受大扭矩而在舰船轴系中得到广泛应用。本文基于非线性接触理论,建立某型液压螺栓接触有限元分析模型,获得最大扭矩工况下液压螺栓的接触应力。基于现代冲击基础理论,建立液压螺栓抗冲击仿真模型,分别采用频域法和时域法对其进行考虑接触应力时的抗冲击性能仿真。计算得到该液压螺栓冲击载荷作用下的应力分布,为其抗冲击设计与评估提供依据。研究结果表明该液压螺栓符合抗冲击要求。     

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。     

舰船轴系用高强度液压紧配螺栓研究的技术进展

分析了国内外舰船和电站中液压紧配螺栓的研究应用现状，阐述了轴系用高强度液压紧配螺栓的设计理念，列出了各国船级社对液压紧配螺栓直径量的选取及相关要求，指出了现阶段存在的主要问题以及今’后的主要研究方向。     

全长粘结岩锚抗拔受力特性

根据锚杆与锚固浆之间界面耦合机理,分析了岩锚抗拔状态下界面剪应力的分布特征。基于变形协调得出小荷载情况下界面剪应力随离锚固受力点距离的增大成指数衰减,并随荷载增加,界面出现4个变形段,分离段和残余变形段随着塑性区开展产生非耦应力向远端传递。耦合区界面剪应力分布与小荷载情况不同,其相关模量参数可采用综合折减系数表示。同时,提出了单孔多锚杆受力剪应力衰减模型,并通过试验证示了现场锚杆在荷载逐级加大时,剪应力峰值强度的变化规律。     

轴法兰螺栓安装失效机理分析

某船在安装过程中发现轴法兰螺栓联接副存在不同程度的咬合。通过现场检查和计算分析,确认螺栓安装失效机理在于加工孔时刀具装夹不正,造成轴法兰沉孔的平面度超差,在对螺栓施加拧紧力矩时,螺栓联接副接触应力超过轴材料屈服强度,从而形成咬合。本文以经典计算和有限元计算作为支撑,揭示了形位公差对螺栓联接的影响,通过控制螺栓联接副的形位公差,同时建议采取适当的防咬合措施,可避免螺栓在安装时发生失效。     

船舶轴系用液压紧配螺栓连接结构的有限元分析

利用有限元软件ANSYS软件建立液压紧配螺栓三维有限元模型,考虑了预紧安装、工作、拆卸3种不同工况,计算得到3种工况下液压紧配螺栓关键部位的应力、变形情况,与理论值对比误差较小,验证了有限元方法及模型的正确性.     

半潜船可拆卸式浮箱连接螺栓强度计算方法研究

随着半潜船的发展,可拆卸式浮箱的应用越来越广泛。基于水动力计算对船体的运动预报,和有限元结构分析方法,提出当半潜船的可拆卸式浮箱与船体结构之间采用螺栓连接方式时,可以通过预报的运动载荷计算浮箱的最大受力,并通过有限元结构分析计算各个螺栓的分布受力,在此基础上对螺栓强度进行计算。     

重庆朝天门长江大桥高强度螺栓群栓试验研究

针对重庆朝天门长江大桥拼装式节点板层多、板束厚度大、外形尺寸变化大及单个节点高强度螺栓数量多等特点,结合重庆地区气侯条件、该桥设计采用的抗滑移摩擦面技术参数和目前国内高强度螺栓连接副的性能,选取具有代表性的不同板厚组成的板束,通过压力传感器及静态应变系统进行了群栓模拟试验。通过群栓试验,了解了高强度螺栓预拉力随时间变化的损失情况,螺栓施拧先后顺序对栓群预拉力的影响,用终拧扭矩值的50%作为厚板的初拧扭矩时板束密贴情况,确定了高强度螺栓终拧扭矩检查时机,验证了该工程高强度螺栓施拧工艺的可操作性。该试验研究为今后类似工程的施工提供了宝贵的数据和经验。     

克令吊底座法兰螺栓的受力计算

利用材料力学最基础的理论应力与应变的关系,对克令吊底座法兰螺栓受力进行分析,重点研究克令吊在吊重时,其底座法兰螺栓的受力变化,对工程设计研究有较好的启迪作用.     

调距桨桨毂螺栓材料试验研究

根据调距桨桨毂用螺栓的使用环境和受力状态,对其常用三种材料的工艺性能、力学性能以及在海水中的抗腐蚀性能和疲劳断裂性能进行了比较试验和研究分析,为不同条件下调距桨桨毂用螺栓的选材提供参考.