螺纹联接加载平面位置对载荷变形关系的影响

常规螺纹联接计算一般不考虑轴向外载荷加载平面位置对载荷变形关系的影响.而目前被业内广泛认可的德国VDI2230螺栓计算准则,则通过载荷因数φ对此问题进行了定量表述.依据静力平衡原理、胡克定律和变形协调条件等力学基本理论,探讨了加载平面处于不同位置时对螺栓及被联接件的载荷变形关系影响的基本原理,为深入研究螺纹联接及其工程应用提供了有益的参考.     

考虑材料高温蠕变的螺纹副轴向承载分布规律

为了研究高温蠕变对螺纹副承载的影响，分别在常温、250、300、350 ℃下对铝合金试样进行单轴拉伸蠕变试验，通过试验数据拟合得到不同温度下铝合金的时间硬化蠕变模型参数；基于ABAQUS建立螺纹副承载分布有限元模型，描述螺栓连接组合结构在高温环境下的工作情况，研究螺纹副材料在线弹性、塑性、蠕变情况下的承载分布. 结果表明:螺栓连接组合结构在高温环境下工作时，被连接件铝合金材料发生蠕变，导致螺纹副1号螺纹牙受轴向载荷大幅减少；考虑材料线弹性后，1号螺纹牙承载比例为22.88%～23.15%；考虑材料塑性后，1号螺纹牙承载比例为20.80%～20.95%；考虑材料蠕变后，1号螺纹牙承载比例为20.65%～21.02%；考虑材料塑性和蠕变后，1号螺纹牙承载比例有所降低，所有螺纹牙所受轴向载荷趋于平均.      

车削大螺距螺纹轴向分层切削的设计方法

提出车削大螺距螺纹轴向分层切削方法,通过刀工接触关系及切削层参数的研究,揭示出关键工艺控制变量,并讨论螺纹螺旋升角对左右切削刃工作前角和后角的影响,以及切削次序对切削效率的影响;以切削效率、左右螺纹面加工表面一致性为设计目标,以刀具几何角度、切削参数及切削次序为设计变量,提出大螺距螺纹轴向分层切削工艺设计方法;设计并磨制两把刀具,提出与其匹配的工艺设计方案,进行车削大螺距螺纹切削工艺对比实验.实验结果表明,采用该设计方法获得的工艺方案,可使大螺距螺纹在螺距误差、加工表面形貌及其分布上得到明显改善,满足大螺距螺纹加工质量的要求.     

新型等强度螺纹联接结构研究及有限元分析

针对螺纹紧联接中,轴向力在旋合各圈螺纹牙间分布不均、应力集中现象严重的问题,在对螺纹联接系统弹性变形进行理论分析的基础上,提出了微锥内螺纹同标准外螺纹配合的螺纹联接方案,并对该方案螺纹旋合区域内的轴向载荷分配和应力分布进行了计算.结果表明,微锥内螺纹与标准外螺纹的配合能够有效地改善轴向力在旋合各圈螺纹牙间的分布,降低螺...     

基于接触分析的螺纹连接仿真研究

以M22螺栓为例,通过有限元法按照三维有摩擦的接触模型,对其进行了准静态仿真计算.根据计算结果,给出了螺纹轴向力的分布曲线,以及螺栓和被连接件的应力分布规律,并分析了有限元单元尺寸对应力计算结果的影响.     

基于精细化模型的盾构隧道纵向变形研究

为探究盾构隧道下沉或上浮时管片的受力情况,利用有限元软件ABAQUS建立三维精细化非线性有限元模型,分析在管片转动、错台等影响下连接螺栓、管片的应力发展规律。结果表明：在相同管片张开角条件下,连接螺栓的应力与变形曲率半径呈负相关。当变形曲率半径为3 000 m、张开角为0.002 0°时,首次出现螺栓屈服现象;当变形曲率半径为∞m、张开角为0.040 0°时,首次发生螺栓破坏;当变形曲率半径≤1 000 m时,不论张开角多大,所有螺栓均屈服。从环面方向对连接螺栓进行分析,可以看出环面上各螺栓的应力发展有3个阶段。当张开角增大或变形曲率半径减小时,管片部分区域的拉应力开始减小,相应阶段逐渐发展为塑性抗拉阶段。在小变形曲率半径(300～2 000 m)范围内,管片的最大主压应力水平更多取决于变形曲率半径的大小,而随转动角的增大其变化较小。     

考虑材料损伤的加卸载作用对盾构隧道结构力学特性的影响研究

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响,基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发,用全周单向受压弹簧模拟地层反力,建立二维管片一接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型,模拟不同土质中(固结粘性土、硬质粘性土、中等程度粘性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律,并讨论了螺栓异常工作对结构的影响,得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线,及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510,340和170 kPa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340,170和170 kPa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制,螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制,且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

加卸载对盾构隧道材料损伤和结构特性的影响

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响,基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发,用全周单向受压弹簧模拟地层反力,建立二维管片-接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型,模拟不同土质中(固结黏性土、硬质黏性土、中等程度黏性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律,并讨论了螺栓异常工作对结构的影响,得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线,及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510、340 k Pa和170 k Pa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340、170 k Pa和170 k Pa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制,螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制,且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

地铁客车重要零部件转向架轴端吊耳螺栓脱落故障分析及解决措施

地铁客车运营时转向架轴箱体端部与吊耳的连接螺栓脱落严重威胁着地铁的安全行车.通过对脱落螺栓的形貌分析、材质检验及断口金相检测,基本排除了螺栓质量问题,但发现吊耳与其连接件间存在相对滑动的可能性;在EN13749标准规定的轴箱振动加速度以及线路实测振动加速度载荷的分别作用下,基于VDI 2230-2003标准对吊耳的连接螺栓进行强度分析,结果表明:两种载荷作用下螺栓强度均满足要求,但在线路实测载荷下连接螺栓的被连接件间的防滑移安全系数仅为0.997,同时疲劳工况下的安全系数也相对较低;接着,考虑到吊耳结构重量直接决定着连接螺栓的承载大小,提出新型吊耳结构,其重量仅为原结构重量的35％,一阶固有频率为原结构的1.3倍.同时,建议采用10.9级的法兰面螺栓M12mm×100mm作为吊耳连接螺栓,并配合使用宽边NordLock防松垫圈.     

车站洞门环梁与隧道管片连接螺栓的粘结-滑移

地铁车站洞口的混凝土环梁与隧道管片之间一般通过螺栓连接,螺栓往往以预埋的方式锚入车站环梁内,并且与握裹它的混凝土之间存在粘结-滑移变形,这对环缝张开宽度和环梁结构损伤发展都可能产生影响,为进一步明确其中的机理及影响程度,参考既有的粘结-滑移本构模型,利用可细化分析粘结-滑移的有限元分析平台,在充分考虑材料非线性特征的基础上,针对3种不同型号螺栓,分别考虑锚固长度足够和不足两种情况,分析了螺栓在环梁内的粘结-滑移,以及环缝宽度增大的过程;通过量化分析粘结应力和螺栓应力沿螺栓长度的分布,揭示了粘结-滑移对环缝宽度发展的影响机制. 分析表明:采用粘结-滑移模型时,得到的螺栓连接刚度介于嵌固模型和弹簧模型之间,粘结-滑移变形对盾构管片和车站环梁之间环缝宽度的影响不可忽略;仅考虑受拉影响,即便在锚固长度足够的情况下,当螺栓接近屈服时,螺栓与环梁间的粘结-滑移变形在环缝张开宽度中占比最大可达30%,螺栓屈服后,这个滑移占比会随环缝扩展降至8%以下,受此影响,考虑粘结-滑移的螺栓抗拉刚度最低约为完全嵌固模型的1/3.       

桥梁钢筋等强直螺纹机械连接技术的应用研究

介绍了等强度直螺纹钢筋接头在桥梁钢筋连接中的应用。将钢筋的连接端头用机械轧成直螺纹,通过直螺纹连接套把两根钢筋连接成一体,达到接头与被连接钢筋等强度。它的优点是不用把接头镦粗,也没有因为人工操作所造成的质量问题,它不受天气的影响并且它的连接速度、快节省工时,没有人为的质量误差。     

轴向循环载荷下扁钢加筋板极限强度研究

为分析带板厚度、加强筋尺寸及循环加载模式对扁钢加筋板极限强度的影响,采用有限元软件ABAQUS,基于初始变形、焊接残余应力和鲍辛格效应,针对不同带板厚度和加强筋尺寸的扁钢加筋板开展了3种轴向循环载荷模式下的极限强度数值模拟。研究结果表明：当扁钢加筋板的带板厚度相同时,经循环载荷后,加筋板的极限强度随加强筋尺寸的增加而下降,其下降程度减缓;当加强筋尺寸相同时,经循环载荷后,加筋板的极限强度随带板厚度的增加而下降,其下降程度加剧;当循环载荷的幅值由大到小时,扁钢加筋板的极限强度下降程度最大;在等幅循环载荷时,扁钢加筋板循环后的极限强度下降程度最小。     

车削大螺距螺纹刀具后刀面磨损宽度分布特性

采用低速、大切深、高进给工艺方案车削大螺距螺纹时,刀具左右后刀面存在明显不均匀磨损,直接影响左右螺纹面的加工质量一致性和加工效率.已有的刀具后刀面磨损宽度测量方法仅反映出后刀面磨损宽度随切削行程变化的平均性质,无法揭示后刀面磨损宽度的分布特性.为此,设计和制磨出一把用于车削螺距16 mm梯形外螺纹的刀具,采用等参数轴向分层切削方法进行左右后刀面磨损实验,分析刀具后刀面磨损特征,构建刀具后刀面磨损宽度分布函数,揭示出后刀面磨损宽度分布特性.结果表明:左右后刀面磨损宽度在切削刃长度和切削行程两个方向上均呈现不同的分布特性,且左后刀面磨损明显大于右后刀面磨损,上述方法可用于定量描述车削大螺距螺纹刀具后刀面磨损状态,评定不同切削行程条件下刀具左右后刀面磨损的差异性.     

车削大螺距螺纹刀具后刀面磨损宽度分布特性

采用低速、大切深、高进给工艺方案车削大螺距螺纹时,刀具左右后刀面存在明显不均匀磨损,直接影响左右螺纹面的加工质量一致性和加工效率.已有的刀具后刀面磨损宽度测量方法仅反映出后刀面磨损宽度随切削行程变化的平均性质,无法揭示后刀面磨损宽度的分布特性.为此,设计和制磨出一把用于车削螺距16 mm梯形外螺纹的刀具,采用等参数轴向分层切削方法进行左右后刀面磨损实验,分析刀具后刀面磨损特征,构建刀具后刀面磨损宽度分布函数,揭示出后刀面磨损宽度分布特性.结果表明:左右后刀面磨损宽度在切削刃长度和切削行程两个方向上均呈现不同的分布特性,且左后刀面磨损明显大于右后刀面磨损,上述方法可用于定量描述车削大螺距螺纹刀具后刀面磨损状态,评定不同切削行程条件下刀具左右后刀面磨损的差异性.     

D38型钳夹车端盖和连接螺栓强度的应力分析

D38型钳夹车的端盖及其连接螺栓的强度直接影响D38型钳夹车的使用安全．本文根据这种夹车在运输货物的实际受力情况，科学地选择应力的静态与动态点，测出应力值，对该车的端盖与其连接螺栓的强度进行了检算，并将计算结果和实际运输的有关试验数据进行对比分析。结果表明：目前使用的端盖和连接螺栓的最大动应力都小于设计的允许应力，端盖和连接螺栓的强度有充分的保证。研究工作为端盖运输方式的试验研究提供了理论参考，并为确保特种货物运输安全奠定了基础。     

基于VDI2230-2003标准的动车组车钩联接螺栓强度分析

使用ANSYS软件对某车钩安装座及其联接螺栓进行接触非线性静强度计算,在此基础上基于德国《VDI2230-2003螺栓强度校核标准》对螺栓进行强度评估,并和传统《机械设计手册》计算的结果进行比较,得出两种方法的计算值均满足强度要求,同时前者计算的轴向拉应力水平为后者计算的应力水平的72%,但剪切应力两者相同.     

基于正交试验的螺纹剪切系统参数优化设计

为获得螺纹剪切碰撞吸能系统的最佳尺寸,以达到碰撞设计要求,应用正交试验设计方法,以螺纹高度、螺纹宽度、剪切高度及螺距这4个尺寸参数为设计变量.每个设计变量选取4个设计水平,对螺纹剪切系统的16种参数组合进行了碰撞仿真实验,并分析了实验结果.分析结果表明,剪切高度对评价指标有显著影响.仿真实验结果表明,所选的螺纹剪切系统结构最优参数组合满足碰撞设计要求.     

高压离心水泵系统抗震性能的研究

采用有限元法对高压离心水泵系统进行模态分析,发现系统的固有频率与系统的运转频率有较大的差异,系统的动力学性能对抗震性能影响较小,因此可采用静强度分析方法分析系统的抗震性能.结果表明:泵系统在自重、接管载荷、螺栓预紧力和震动载荷同时作用下,能够保证承压部件的完整性和转子系统的可运转性,泵与底板、电机与底板连接螺栓和地脚螺栓的应力满足ASME-Ⅲ-NF中对三级设备的要求.     

高压离心水泵系统抗震性能的研究

采用有限元法对高压离心水泵系统进行模态分析，发现系统的固有频率与系统的运转频率有较大的差异，系统的动力学性能对抗震性能影响较小，因此可采用静强度分析方法分析系统的抗震性能．结果表明：泵系统在自重、接管载荷、螺栓预紧力和震动载荷同时作用下，能够保证承压部件的完整性和转子系统的可运转性，泵与底板、电机与底板连接螺栓和地脚螺栓的应力满足ASME-Ⅲ-NF中对三级设备的要求．     

双后桥平衡悬架骑马螺栓的布置分析

分析了双后桥车型底盘平衡悬架板簧连接骑马螺栓竖直布置与内八斜拉布置2种布置形式对平衡悬架系统的性能的影响,并通过CAE软件完成了相应骑马螺栓的受力及变形分析。通过分析可知,骑马螺栓内八字斜拉布置应力分布优于竖直布置结构,该布置可增加板簧的有效作用长度。