动态拉压与剪切组合载荷作用下螺栓连接松动失效机理研究

摘要

作为现代机械连接中的重要零部件，螺栓松动的问题研究对于保障机器设备的正常运转具有重要的意义。拉压载荷是螺栓的主要受力形式，而动态剪切载荷是引起螺栓松动的关键因素。因此，本文针对动态拉压与剪切载荷作用下的螺栓连接松动问题，以某型装置中的螺栓连接为研究对象，从故障机理的角度分析，采用虚拟样机技术，分析研究螺栓松动的主要原因，提出相应的改进措施及优化方案。在此基础上，归纳总结相应的螺栓松动评价标准。论文的主要研究内容如下：
　　（1）螺栓松动评价标准。查阅大量国内外文献发现，目前没有成形的螺栓松动评价标准，论文将根据相关主要文献进行归纳总结，提出一个螺栓松动评价标准，后续根据相关仿真研究对其进行校正完善。
　　（2）故障模型的螺栓预紧力分析研究。基于理论力学、机械设计等理论对螺栓连接的受力形式、力的传递路线进行理论分析，得到在此载荷作用下的螺栓受力情况，并初步确定螺栓预紧力范围。
　　（3）基于动力学模型的载荷谱提取。对工程实例中的某型装置进行建模，导入ADAMS进行运动学与动力学分析，提取相关动力学仿真曲线，从而分析得出螺栓受力最恶劣的工况，为后续ANSYS仿真计算提供载荷依据。
　　（4）螺栓连接失效机理的有限元分析研究。从故障装置中提取螺栓相关子模型，进行ANSYS瞬态动力学分析，提取螺栓接触相关参数结果云图，从而对螺栓松动失效机理进行分析。根据分析结果，从螺栓直径、数量等方面进行相应的改进。最后对改进方案重新进行松动评价分析，确保改进方案的正确性。
　　通过以上研究，论文提出了螺栓连接松动问题的研究方法及技术流程，并得到相应的螺栓松动评价标准。由此，得到的螺栓连接改进方案与实际工程相符合，验证了文中关于螺栓连接松动失效研究的可行性与正确性。

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引言

1 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容及研究思路

2 螺栓松动评价方法研究

2.1 动态剪切力作用下螺纹松动有限元分析方法

2.2 双螺母和弹簧垫片防松的有限元分析方法

2.3 基于局部接触状况的螺栓松动评价方法

2.4 文献总结及评价标准

3 故障模型的螺栓预紧力分析研究

3.1 故障模式数字化几何模型建立

3.2 故障模型中螺栓初始设计

3.3 螺栓预紧力范围

3.4 本章小结

4 基于动力学模型的载荷谱提取

4.1 故障装置运动学与动力学仿真

4.2 故障装置仿真结果提取

4.3 本章小结

5 螺栓连接失效机理的有限元分析研究

5.1 整体螺栓故障模型有限元分析

5.2 回转螺栓松动失效机理总结及改进方案

5.3 单个螺栓改进模型有限元分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

后记

附录：攻读硕士学位期间发表的学术论著与参与的科研项目