小变形下螺栓法兰连接结构的静刚度非线性特性

通过理论分析与接触耦合,材料/几何非线性计算相结合,研究了螺栓-法兰连接结构的静刚度非线性特性。将螺栓-法兰连接结构抽象为一个力学元件;单轴拉伸时,荷载-位移曲线分为预压力释放段、弹性段和局部塑性段;而单轴压缩时,荷载-位移曲线不存在预压力释放段。特别地,同时对比拉伸与压缩荷载-位移曲线时,发现荷载-位移曲线表现出强烈的拉压不同刚度非线性特性,拉压不同刚度往往相差1～2个数量级。此外探讨了法兰厚度、预紧力等主要设计参数对拉压不同刚度的影响,指出拉刚度主要由法兰弯曲刚度而非预紧力控制。连接结构拉压不同刚度对整体结构动力特性有重要影响。本研究对航空航天结构动力学模型简化与修正有一定参考价值。