顺次及交叉加载方案下螺栓弹性交互作用规律

由于螺栓之间存在弹性交互作用,采用力矩方法逐个加载螺栓难以获得均匀一致的预紧载荷。试验研究了顺次及交叉多轮加载方案下螺栓的弹性交互作用规律。螺栓采用8根M20×1.5双头螺柱,材料35CrMoA。采用应变片和应变仪实时监控螺栓载荷,采用力矩扳手加载。结果表明,在螺栓加载过程中存在两种弹性交互作用:正作用和负作用。弹性交互作用使交叉加载和顺次加载的最终载荷分布分别呈现W形和N形。分析了正作用和负作用的规律,依据规律提出了优化的加载方案,可将弹性交互作用系数方阵[A]n×n简化为三对角阵,提高了弹性交互作用系数法的实用性。

交叉及顺次加载下螺栓交互作用的有限元分析

弹性交互作用系数法是解决螺栓之间弹性交互作用的有效途径,但交互作用系数矩阵的获取较为困难。采用有限元数值模拟方法,研究PN40的3个规格DN100,DN200,DN300的法兰在交叉及顺次加载下的弹性交互作用规律。建立了相应模型,并采用DN100装置的试验结果验证了模型的正确性。模拟结果表明,与DN100试验结果类似,DN200,DN300法兰在交叉或顺次加载时,弹性交互作用依然可分为正作用和负作用。正、负作用使交叉及顺次加载的最终载荷分布呈现W和N形。交叉加载的W形分布与螺栓数目有关,顺次加载N形分布与螺栓数目无关。随螺栓数目的增多,正作用变化不大,负作用明显增强。