弹性模量对异种材料螺栓连接性能的影响

利用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,分析被连接件弹性模量对螺栓连接结构力学性能和动态响应的影响;使用光学显微镜和扫描电子显微镜分析螺纹表面损伤,并讨论被连接件弹性模量对螺栓连接结构疲劳寿命的影响。结果表明:随着被连接件材料弹性模量增大,连接结构松弛系数Z增大,螺栓内力系数Φ和应力幅σα减小;螺栓螺纹承载面上存在剥落坑、犁沟以及塑性流动痕迹,且被连接件弹性模量越大,螺纹表面损伤程度越低,螺栓剩余轴向力越高,服役寿命提高。

轴向激励下螺栓连接结构有限元分析

利用软件ABAQUS建立螺栓连接结构有限元模型,分析不同预紧力、载荷幅值作用下螺纹接触界面的应力应变分布,讨论轴向激励下螺栓轴向力的衰减行为。结果表明,第一圈工作螺纹根部Mises等效应力和累积塑性应变最大,说明螺栓在此处发生疲劳断裂的风险最高。螺栓连接结构分离后螺纹承载面的滑移幅值迅速上升,且上升幅值随着工作螺纹圈次的增加而减小,从而造成单位面积耗散能随工作圈次的增加而减小的现象。经过第一次循环加载后,螺栓轴向力降幅较大。同时,螺纹间的相对滑动和材料的塑性变形是螺栓轴向力下降的主要原因,其中后者的影响尤其明显。