基于SPH-FEM耦合算法的爆炸螺栓结构接触面刚度仿真分析

摘要

由于爆炸螺栓结构接触面复杂,接触面特性直接影响机械结构整体特性,为确保机械结构工作稳定性,提出基于SPH-FEM耦合算法的爆炸螺栓结构接触面刚度仿真分析。分析爆炸螺栓在施加扭矩以及压力、位移过程中各个部件的应力变化情况,构建带有防松垫圈的爆炸螺栓结构有限元模型。采用SPH-FEM耦合算法,计算爆炸螺栓结构模态,对爆炸螺栓结构模态进行有限元分析。向爆炸螺栓结构中的螺母施加预紧扭矩,获得不同预紧力下爆炸螺栓结构中各个部件的应力变化曲线。利用动力学仿真分析爆炸螺栓结构,计算不同爆炸螺栓预紧力下结构的接触面刚度。实验结果表明,随着爆炸螺栓预紧力的增大,结构受到的应力也随之增大,螺母的最大应力值发生在螺纹的顶部,防松垫圈的最小应力值出现在爆炸螺栓螺杆的根部,并且随着施加扭矩预紧力的不断增大,爆炸螺栓结构的接触力也在逐渐增大,最大值接近经过理论计算得到的预紧力值,不同爆炸螺栓预紧力下的接触面刚度随预紧力的增大而出现非线性增大。