内十二角法兰螺栓头部断裂仿真研究

针对内十二角法兰螺栓成形过程中,杆部长度为69和70 mm时,螺栓头与杆部之间拐角位置的损伤程度进行了研究,指出Freudenthal断裂准则能较好的表现其损伤程度。在此基础上,预测了螺栓拧紧时的断裂位置和扭矩。金属流线仿真结果显示,杆部材料向下流动,使拐角位置的金属流线呈现凹陷弯曲的形态,并贴近拐角表面。对此,提出了沿着金属流线空洞被拉长的理论假设,发现空洞被拉长时,应力集中程度增大,更加容易断裂。拧紧断裂和金属流线实验结果与仿真结果基本一致,表明内十二角法兰螺栓成形过程中,杆部材料向下流动,使拐角位置的损伤程度增加,同时,金属流线凹陷弯曲和贴近表面的形态特征也促进了其断裂过程。

钛合金六角头螺栓头部成形过程的有限元分析

航空用螺栓的头部多样、形状复杂,通常情况下利用镦锻工艺成形。研究采用塑性成形仿真软件,针对Ti-6Al-4V六角头螺栓的头部成形过程进行了有限元模拟,对成形各阶段的应力、应变、温度变化以及材料流动情况进行了分析,同时对成形过程中的缺陷进行了预测,为工艺设计和改进提供了依据。

六角带盘螺栓头杆对称度量规

分析了带盘螺栓头杆形位公差产生的原因,介绍了几种简单、实用的头杆对称度量规。

双头美制铝螺栓头的热锻

本文介绍了双头六角铝螺栓头在热锻中所遇到的问题及解决的办法,并设计出合理的模具结构.

六角头螺栓头下根部R处缺陷分析

六角头螺栓头下根部R处的缺陷，有些将直接影响产品的正常使用，因此正确判断其缺陷产生的机理以及缺陷对零件机械性能的影响是至关重要的。紧固件产品中的很多螺栓类产品，对峄其头下均要求R圆滑过渡，不允许出现裂纹等影响产品机械性能的缺陷。但在生产过程中有时会出现一些缺陷不能很好地进行判断而导致错判或误判的结果。

氢含量对TC21钛合金六角头螺栓冷镦成形及其显微组织和显微维氏硬度的影响

利用材料试验机对不同氢含量置氢TC21钛合金六角头螺栓进行了冷镦成形,利用金相显微镜和显微维氏硬度计等研究了冷镦六角头螺栓的显微组织和显微维氏硬度。研究发现,当氢含量为0.79wt.%时,仅在六角头螺栓头部的外表面产生裂纹。随着氢含量从0.79wt.%增加至0.91wt.%,六角头螺栓在冷镦成形过程中出现的裂纹逐渐增多。当氢含量为0.79wt.%、0.82wt.%和0.91wt.%时,不同氢含量置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的显微组织形貌相似。β相的含量较高,α相的含量较少。随着氢含量的增加,β晶界逐渐变得模糊甚至消失,位错数量逐渐减少。随着氢含量的增加,TC21钛合金冷镦六角头螺栓各区的显微维氏硬度均呈逐渐增加的趋势。当氢含量相同时,TC21钛合金冷镦六角头螺栓4个区的显微维氏硬度变化规律相似。

六角头螺栓断裂原因

在安装与紧固某六角头螺栓时,螺栓头下圆角处发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、低倍检验、金相检验、力学性能测试、扫描电镜和能谱分析等方法对六角头螺栓的断裂原因进行分析。结果表明:六角头螺栓出厂前,其头部存在缺陷,导致螺栓淬火时发生应力集中并产生淬火裂纹,在已经存在裂纹的情况下,螺栓在安装时受到外加应力的作用,使淬火裂纹扩展,导致六角头螺栓断裂。

沉头螺栓锪窝误差对复合材料连接结构承载性能影响分析

沉头螺栓作为现代飞机复合材料结构中的一种重要连接形式,其锪窝精度与装配质量直接影响结构服役性能。沉头螺栓因其能够保证连接结构表面齐平度,被广泛应用于飞机复合材料连接结构中。由于工艺和结构限制,锪窝角度误差和深度误差通常是不可避免的,并且对连接结构力学特性和承载能力造成影响。针对以上问题,本文开展了沉头螺栓锪窝几何误差对复合材料连接接头承载机理与强度影响研究。在角度误差、偏转方向误差以及深度误差定义分析的基础上,开展了不同误差下的加载试验并进行了显微分析。通过对加载曲线和界面形貌的分析,揭示了不同误差下的结构损伤机理和接头失效载荷,探究了锪窝几何误差对复合材料沉头螺栓单搭接接头力学行为的影响,为沉头螺栓在复合材料连接结构中的高效工程应用提供理论依据。

塔式起重机用高强度螺栓断裂原因

某塔式起重机用35CrMoA钢高强度螺栓在服役过程中发生断裂现象,采用螺栓头下圆角半径测量、化学成分分析、力学性能测试、低倍检验、断口分析、金相检验等方法研究了螺栓断裂的原因。结果表明:螺栓在服役过程中发生松动后未及时将其拧紧,在螺栓局部产生应力集中并形成疲劳源,导致螺栓疲劳断裂。

聚合物基复合材料凸头螺栓连接研究进展

机械连接是聚合物基复合材料最典型的连接方式,因其在连接工艺性和可靠性方面的优势,使其在航空航天制造领域得到了广泛应用。对凸头螺栓连接聚合物基复合材料接头的研究进展进行综述。回顾了复合材料接头的机械连接形式,讨论了在拉伸加载下的失效过程,详细论述了复合材料接头的损伤模式;重点讨论了复合材料接头力学性能影响因素的研究进展,包括复合材料性能(纤维类型、增强体结构形式、纤维与金属混杂层板、铺层角度及比例、固化工艺、初始材料缺陷)、紧固件性能(紧固件刚度、钉头型式、螺栓直径、螺纹密封、间隙配合、干涉配合、紧固件缺失)、连接板性能、侧向约束(拧紧力矩、预紧面积、补偿垫片、接触面摩擦因素)、几何效应(复合材料板尺寸、板厚与孔直径比、层合板宽度与孔直径比、孔端距与孔直径比、螺孔形状、螺孔质量、螺孔位置误差)、载荷(静载荷、动态载荷、疲劳载荷、蠕变、松弛、温湿载荷)等;对聚合物基复合材料凸头螺栓连接的未来研究方向进行了展望。

未置氢及置氢TC21钛合金六角头螺栓冷镦成形及其成形后的显微组织与显微维氏硬度

目的解决TC21钛合金六角头螺栓冷镦成形困难的难题。方法利用置氢处理改善TC21钛合金的冷镦成形性能,利用电子万能材料试验机对未置氢和置氢TC21钛合金六角头螺栓进行冷镦成形,利用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜和显微维氏硬度计等设备对未置氢和置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的显微组织和显微维氏硬度进行分析。结果在冷镦成形过程中,置氢TC21钛合金六角头螺栓未出现缺陷,而未置氢TC21钛合金六角头螺栓则出现了裂纹。未置氢和置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的头部均呈现出“一字双岔状变形带”,在未置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓头部变形带的分岔处出现了裂纹。与未置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓相比,置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓的显微组织发生了显著变化。在置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓中,α相和β相的光学对比度与未置氢合金的相反,α相含量减少,β相含量增加,β相成为合金的主要相,并发现了较多的位错。置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓各区的显微维氏硬度均低于未置氢TC21钛合金冷镦六角头螺栓各区的显微维氏硬度。结论置氢处理有利于TC21钛合金六角头螺栓的冷镦成形。

基于ANSYS Workbench的球头螺栓简化仿真分析方法

随着计算机辅助开发技术的发展和日渐成熟,选用有限元技术在产品设计开发前期,可以对机械产品进行多种实际工况的模拟。ANSYS Workbench作为一款专用的仿真应用软件,越来越多地应用于实际工程设计中,极大地提高了产品开发效率,缩短了开发周期。对于回转件等对称构件,仿真过程中可以通过采用剖分的方法来简化仿真模型,降低网格划分数量,从而缩短仿真计算的时间。针对常见的汽车用球头螺栓进行仿真分析,通过实验室现场试验来验证整体仿真参数设置和约束加载的合理性,进一步地采用剖分面无约束、剖分面固定约束和剖分面无摩擦约束3种方案来对比分析整体仿真的结果,最终确定剖分面无摩擦约束能够很好地映射整体仿真的结果。运用ANSYS Workbench软件对球头螺栓进行模拟仿真分析计算可以缩短试验设计流程,实现零件优化设计的快速反馈,减少物理样机的试验和设计成本,同时为类似产品设计开发提供借鉴和参考意义。

沉头螺接复合材料接头失效预测强度包线法

多钉连接复合材料接头设计分析中,常用强度包线来预测其强度与失效模式。目前所使用的强度包线法只适用于凸头螺接结构,无法应用于沉头螺接结构。该文建立了带衬套沉头螺接复合材料接头有限元模型,对3钉连接结构进行了拉伸性能分析,并通过试验结果验证了模型的有效性,然后用该模型对衬套的作用进行了研究。在此基础上,提出了适用于沉头螺栓复合材料连接结构强度和失效模式预测的强度包线法。结果表明:使用衬套比仅采用螺杆过盈装配能够明显减慢孔边损伤扩展速率,避免接头各钉载的比例在拉伸过程中剧烈变化;引入衬套能提高接头的承载能力和刚度,其2%偏移载荷、极限载荷和刚度比不带衬套接头分别提高了14.08%、5.21%和6.04%。通过计算少量单钉螺接接头的损伤情况,便可以绘制出相应参数多钉连接结构的新型强度包线。利用新型强度包线,能准确预测沉头和凸头螺接接头的强度和失效模式。

钢结构工程用高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数影响因素试验分析

文中以钢结构工程为研究对象,从大六角头螺栓连接副的角度,对该螺栓在钢结构工程中的应用进行简单介绍,对大六角头螺栓连接副扭矩系数的影响因素进行试验,探究扭转扳手加载试验速度、高强螺栓磷化膜风化作用、螺栓表面螺纹以及检测环境对试验结果的影响,以供参考。

复合材料层板单钉沉头螺栓连接结构拉伸性能

通过ABAQUS软件建立三维累积损伤有限元模型,计算复合材料层板单钉沉头螺栓连接结构的条件挤压载荷,并对其损伤机理与破坏过程进行分析;选用适合该类结构层板的损伤判据与衰减准则进行验证。计算获得的初始挤压破坏载荷与实验结果吻合良好,说明所建模型的有效性。在此基础上,分析了接触面摩擦、螺栓刚度和连接金属板刚度等因素对连接结构拉伸性能的影响。结果表明:接触面摩擦因数和螺栓刚度对结构拉伸性能的影响较为明显,金属板刚度的影响很小。

钛合金六角头螺栓头部成形技术

介绍了钛合金六角头螺栓的头部成形原理和变形特点,通过有限元数值模拟和试验对钛合金六角头螺栓的头部成形过程进行了研究。结果表明:通过设计合理的工艺方案,钛合金六角头螺栓的六角头可以采用模具成形;头部成形模拟结果与试验吻合较好;模具成形的六角头部显微组织和流线满足产品标准的要求,选择工艺可行。

预留灌浆孔螺栓锚头连接方式性能模拟及参数分析

为准确模拟桥梁预制拼装墩台间预留灌浆孔螺栓锚头连接的力学性能,文中基于两种钢筋的锚固长度,设计制备了4组拉拔试验构件,开展预留灌浆孔螺栓锚头连接的预制墩台拉拔试验研究,分析灌浆料、带螺栓锚头钢筋的黏结强度与滑移量之间的关系,建立钢筋拉断破坏时带螺栓锚头钢筋与灌浆料间的黏结-滑移本构模型,考虑实际材料的接触条件来提高有限元模拟的准确性.运用有限元软件ABAQUS,建立预留灌浆孔螺栓锚头连接预制承台有限元模型,研究钢筋直径和预留灌浆孔直径、灌浆料强度等参数影响下预留灌浆孔螺栓锚头连接预制墩台的连接性能.结果表明:预留灌浆孔螺栓锚头连接预制墩台所用灌浆料强度不宜小于80 MPa,预留灌浆孔直径不小于2d.

复合材料层合板沉头螺栓连接研究进展

随着复合材料在航空航天等领域的广泛应用,复合材料沉头螺栓连接研究受到了工程界的关注,但是在实际工程中仅通过数值方法或试验方法难以给出有效的结果。而通过将数值模拟技术与试验方法相结合,可以有效地分析出沉头螺栓连接各因素对载荷分布和力学性能的影响。这对于实际工程中提高复合材料沉头螺栓连接的结构效率有着非常重要的意义。

复合材料层合板沉头螺栓接头拉伸性能试验与有限元仿真

根据ASTM标准设计了复合材料沉头螺栓单钉单搭接头拉伸性能试样,并完成试验件的制备和挤压性能试验。试验过程中采用非接触全场应变测量系统(VIC-3D)对载荷-位移曲线、表面应变场、沉头板上表面面外位移等试验数据进行了采集。基于Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit模块建立了复材接头单向拉伸的静力隐式和动力显式三维有限元模型,利用模型搭接区域的变形对试验结果进行验证。采用静力隐式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为14.4%和20.5%;采用动力显式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为13.1%和11.9%。采用动力显式算法精度较高,而且其在接触建模时稳健性很强,可用于后续多钉连接接头以及整体壁板等大型复杂结构建模。

高温六角头螺栓毛坯热挤压成型模具设计

对高温六角头螺栓的热挤压成型工艺进行了分析,设计了合理的模具结构及成型工艺流程,通过实际生产完成了M64 mm×350 mm六角头螺栓毛坯的热挤压生产,提高了材料利用率,缩短了后续机加工时间,节约了加工成本。