剪切载荷下基于接触面滑移-黏着接触状态变化的螺栓松动特性

为研究螺栓松动特性,首先建立了带升角螺纹螺栓连接结构精细有限元模型,采用施加力矩法施加了初始预紧力,然后进行了螺栓松动特性仿真分析,提出了基于螺栓头接触面和螺纹接触面滑移-接触状态变化分析螺栓松动特性的方法,最后对该方法进行了准确性验证。结果表明:螺栓头接触面和螺纹接触面滑移-黏着接触状态变化规律能准确表征螺栓松动特性;两接触面滑移-黏着接触状态的交替变化是造成螺栓松动的主要因素,若始终存在黏着区域,螺栓松动不会发生;接触面处于滑移状态区域面积越大,增长速率越快,螺栓松动越容易发生;振幅越大、偏心距离越大,两接触面进入滑移状态的区域面积越大、速率越快,螺栓松动越容易发生;两接触面摩擦因数相差越大,螺栓松动越不容易发生,并存在一个两接触面摩擦因数匹配值范围,使螺栓松动最容易发生。

法向加-卸载过程中弹塑性微凸体侧向接触能耗研究

针对法向加-卸载作用下双粗糙表面上微凸体接触阻尼能耗问题,提出弹性、弹塑性、塑性微凸体侧向接触能耗计算方法。基于微凸体接触球形假设,根据微凸体侧向接触受力分析,将其分解为垂直于微凸体接触点公切面的法向分力和沿该面的切向分力。采用HERTZ,ETSION理论,分别建立了加-卸载过程中微凸体发生弹性、弹塑性、塑性变形时,法向分力与变形之间关系;依据CATTANEO-MINDLIN黏着-滑移理论,BKE模型,ERITEN模型理论,建立了加-卸载过程中三个变形阶段的切向分力与位移之间关系。利用法向分力-变形和切向分力-位移之间的关系,求得微凸体在法向、切向分力共同作用下产生的应变能耗以及摩擦能耗,进而求得微凸体侧向微观接触在三个阶段下的能耗。研究表明,微凸体侧向接触时耗能包括应变耗能和摩擦耗能,且法向变形量越大,应变耗能、摩擦耗能越大;接触角度越大,应变耗能越大,摩擦耗能越小。