基于数值模型的螺栓预紧力对板间微动行为影响研究

螺栓预紧力是影响搭接件疲劳特性的重要参数,不同预紧力大小影响结构内部应力分布及疲劳微动特征。建立2024铝合金叠层板搭接试件螺栓连接预紧及试件拉伸的数值模型,分析不同预紧力作用下试件内部受力及叠层间微动特征。结果表明:螺栓连接可以改变带孔板拉伸孔周受力分布,可一定程度上减小连接孔引起的应力集中现象。随着预紧力的增大,叠层之间通过摩擦传递的载荷增大,孔边应力集中系数会随之减小。接触面上较高的摩擦切应力区域主要出现在连接孔拉伸方向的前后两侧,但微动幅值最大的位置出现在孔的两侧,并且随着预紧力的增大而减小。

铝合金构件普通螺栓连接同时抗拉和抗剪承载性能分析

通过有限元分析了铝合金构件普通螺栓连接同时抗拉抗剪性能,选取了4.6级钢螺栓和AW 6082铝合金螺栓进行了分析,并与我国钢结构设计方法进行了对比.通过分析有限元计算结果,给出了铝合金构件普通螺栓连接同时抗拉和抗剪的设计方法.

铝合金受剪螺栓连接孔壁承压强度

分析了我国《铝合金结构设计规范》中孔壁承压强度的来源,完成了15个铝合金受剪螺栓连接试验及大量的数值模拟分析.研究结果表明,我国规范给定的孔壁承压强度取值过于保守.根据试验和数值模拟的结果,提出了铝合金受剪螺栓连接的孔壁承压失效准则;基于该准则,分析了螺杆直径、连接板厚度及螺栓孔端距等几何参数对螺栓孔壁承压承载力的影响,推导了孔壁承压强度的计算公式,并验证了其合理性和准确性.

铝合金T形受拉接头撬力影响因素有限元分析

通过有限元参数分析研究了影响螺栓连接铝合金T形受拉接头撬力的一些因素,包括:T形件翼缘厚度,预紧力的大小,T形件及螺栓材料,边距系数大小.通过分析有限元计算结果,研究了这些因素对撬力大小的影响.

铝合金构件高强螺栓牙板连接性能试验

主要对铝合金构件采用高强螺栓牙板连接进行初步试探性的理论分析和试验研究.分析结果表明:连接承载力与螺栓预压力、板件厚度、牙纹规格等因素有关,并初步得出了承载力的计算公式.进行了4组铝合金构件高强螺栓牙板连接的抗剪承载力试验,试验结果表明:高强螺栓牙板连接具有变形小、承载力高等特点,而且较普通的摩擦型高强螺栓连接承载力有明显提高,主要是因为"牙板"增大了受力方向的抗滑移系数.

复合材料-铝合金碾铆与螺栓连接强度对比分析

通过碾铆连接和螺栓连接对复合材料-铝合金进行了连接实验,对两种连接方式的接头进行了静拉伸测试,对比分析了有无垫片和是否粘接两种因素对接头连接强度和能量吸收的影响。结果表明:添加垫圈后,两种接头的峰值载荷趋于一致,但螺栓连接接头的失效位移高于碾铆连接接头,且其能量吸收值比碾铆连接接头高16.29%,有更强的缓冲吸震能力;引入粘接对两种接头的抗拉伸强度影响不大,螺栓连接失效的峰值载荷略高于碾铆连接,两种接头的失效位移和能量吸收基本相同。

考虑撬力作用的铝合金T型受拉连接设计方法

分析了铝合金T型受拉连接的破坏模式,并与钢结构中T型受拉连接破坏方式进行了对比,讨论了撬力产生的原因和以及影响因素。将撬力计算的理想公式与钢结构中的修正撬力计算公式和有限元计算的铝合金T型接头撬力公式进行对比,提出了考虑撬力作用的铝合金T型受拉连接的设计方法。

用于应力腐蚀试验的飞机铝合金装配模拟件内部应力无损测定

目的减少或避免服役飞机机体的应力腐蚀和腐蚀疲劳开裂。方法采用短波长特征X射线衍射技术和仪器无损检测飞机铝合金装配模拟件的内部残余应力和装配应力的分布。结果0.5 mm矩形间隙使下缘条根部上表层产生高达110 MPa及以上的拉应力;0.3 mm矩形间隙使下缘条根部上表层产生约80 MPa的拉应力;0.5 mm楔形间隙使下缘条根部上表层产生的拉应力平均值约55 MPa。结论利用短波长特征X射线衍射技术能够无损测定和表征铝合金装配件内部应力及其分布,装配间隙使下缘条根部上表层产生较大拉应力,这与服役飞机机身螺接件出现较多非典型裂纹的部位吻合。矩形间隙装配件下缘条根部上表层的拉应力大于相同间隙值的楔形间隙装配件下缘条根部上表层的拉应力,并且,装配间隙越小,产生的拉应力越小。减小螺母靠根部处的装配间隙与螺母靠根部处到壁板距离的比值,将减小装配件的拉应力,减少或避免SCC&CFC的发生,以及非典型裂纹的产生。

准静态载荷作用下螺栓连接CARALL结构的损伤分析

碳纤维增强铝合金层合板(CARALL)是一种较新的纤维金属层压材料。为研究CARALL层合板的螺栓连接性能,采用热压罐固化成型工艺制备试件,对其螺栓连接结构进行准静态拉伸试验。对接头在承受准静态拉伸载荷时的失效过程进行了讨论,失效模式涵盖铝合金塑性变形、碳纤维断裂和界面分层。针对CARALL各层的不同材料成分分别建立失效模型,并采用VUMAT子程序实现了基于三维Hashin失效准则对CFRP层的渐进损伤分析。试验与有限元预测的极限载荷相对误差为8.9%,且所提出的模型能较准确预测试件发生分层失效的位置,证明了该模型能够有效地预测碳纤维增强铝合金层合板单钉螺栓连接结构的力学性能。

高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点抗震性能试验研究及数值分析

为研究高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点的抗震性能,设计了采用铝合金和不锈钢两种材料角型连接件的节点循环加载试验。结果表明,全铝合金角型件节点的延性发展严重不足,延性系数最大仅为2.25,破坏征兆不明显,在抗震结构中偏不安全。顶底不锈钢角型件节点最大塑性转角均在0.04rad以上,满足美国规范FEMA350不小于0.03rad的延性设计要求,表现出良好的塑性变形及耗能能力。对于顶底不锈钢角型件节点,梁腹板采用铝合金或不锈钢角型件对滞回全过程及各项性能指标无显著影响。采用有限元分析软件ABAQUS对节点抗震性能试验进行有限元模拟,有限元分析和试验结果吻合良好,可以很好地模拟节点的受力全程。

带不同顶底连接件高强螺栓连接铝合金梁柱节点抗震性能研究

为研究高强螺栓连接铝合金框架梁柱节点的抗震性能,对带双腹板角型连接件的顶底角型件连接节点(节点SL)、顶底T形件连接节点(节点ST)、顶底加肋角型件连接节点(节点SC)进行循环加载试验研究,分析节点的滞回特性、刚度退化、承载能力及耗能能力等。结果表明:三类节点变形性能良好,最大层间位移角均超过0.03 rad,满足美国规范FEMA 350的延性设计要求;节点SL和节点ST的延性系数均大于3.0,破坏形态为连接件发生断裂,二者在保证充分耗能后应按连接件的极限承载力进行设计;节点SC发生梁端净截面破坏前累积耗能良好;节点SL的初始刚度最小,节点ST和SC与节点SL相比,初始刚度分别提高了36.7%和77.4%。利用有限元软件对试验进行模拟分析,二者结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性及可靠性。

胶合木-铝合金填板螺栓连接节点性能的试验研究

铝合金相较于钢材,自身防腐性能优异,后期基本不需维护;材性很软,加工较为方便,可以不预钻孔,现场加工。鉴于此,本文对胶合木-铝合金填板(不锈钢)螺栓连接节点的力学性能进行了试验研究,将胶合木侧材厚度、铝合金填板厚度作为影响要素,分析了此类连接节点的破坏模式和承载能力。

利用7A04-T6铝合金改进的“321”钢桥主桁螺栓连接强度研究

为解决“321”钢桥自重大、架设困难等问题,提出利用7A04-T6铝合金改进“321”钢桥的主桁。通过有限元分析,研究端距和边距对铝合金螺栓连接破坏模式的影响,并分析铝合金板厚和螺栓直径对承压荷载值的影响规律。研究结果表明:当端距小于2.5d时,主要发生冲切破坏;边距小于2 d时,破坏形式为铝合金板横截面破坏,且铝合金螺栓连接承压荷载分别和板厚及螺栓直径呈线性关系。基于分析结果,提出7A04-T6铝合金螺栓连接的实际承压强度计算公式,可为7A04-T6铝合金螺栓连接设计及其安全性能评估提供参考。

汽车铝合金轮毂螺栓联接力学分析

为提升汽车铝合金轮毂螺栓联接轴力保证轮毂螺栓联接的安全可靠性,建立轮毂螺栓锥面联接旋紧过程力学分析模型,研究轮毂螺栓联接结构设计对轴力提升的影响因素,分析轮毂锥孔的弹塑性状态,利用Abaqus分析啮合螺纹轴力分布规律及螺栓联接轴力与旋紧力矩的关系,提出轮毂螺栓联接的轴力提升方法和改进措施。仿真结果表明,减小螺母锥面联接摩擦力、增大螺母锥角及旋紧力矩、改变螺母锥面结构形式均可提升轮毂螺栓联接轴力,轮毂及啮合螺纹的承载能力影响螺栓联接轴力的提升程度。通过轮毂螺栓联接实验验证了理论分析结果。

横向交变载荷下螺栓连接松动分析

在相同的螺栓连接下,不同材质的连接板是否可以互换的问题是非常重要的。为了确定铸铁与铝合金(AlSi7Mg0.3)两种不同材料连接板在相同工况下,螺栓预紧力的衰退情况是否相同,采用了带有螺纹升角的螺栓有限元模型进行有限元分析并与试验相结合的研究方法,结果表明,在受到低强度的横向交变载荷与施加较低的螺栓预紧力时,铝合金(AlSi7Mg0.3)连接板的预紧力衰退速度更慢,反之,铸铁连接板的预紧力衰退速度更慢,说明铝合金(AlSi7Mg0.3)连接板适用于工作载荷轻的工作场合,铸铁连接板适合工作载荷重的场景。

封闭式全玻幕墙施工技术创新及应用

当全玻幕墙背面有墙体或装饰板等封闭情况时,传统的全玻幕墙施工工艺无法完成玻璃面板的临时固定及内侧的打胶作业。为解决这些难题,创新设计出了一种固定在玻璃肋上的铝合金连接条。施工时,在玻璃面板外侧采用铝合金压板和不锈钢螺栓与铝合金连接条临时固定,工人只需在玻璃面板外侧打胶即可。该创新工艺在宁波市奥丽赛商业广场幕墙工程中成功应用,为类似工程积累了参考经验。

铝合金桁架人行天桥节点螺栓连接试验研究

铝合金桁架人行天桥中的节点连接通常采用螺栓连接。查阅现有研究文献,缺乏铝合金桁架人行天桥主体构件采用铝合金矩形管用螺栓连接-螺栓的受力情况研究,对此通过计算现行国家标准《铝合金结构设计规范:GB 50429-2007》中螺栓的承载力设计值,并设计了2组关于铝合金方管或铝合金板材与铝槽型材装配连接-螺栓的承载力试验,验证螺栓是否满足承载力要求,为工程应用提供一些参考。通过规范计算和试验对比分析,铝合金桁架人行天桥主桥构件铝方管与铝方管或铝槽连接采用螺栓连接时,螺栓承载力的计算直接套用现行国家标准《铝合金结构设计规范:GB 50429-2007》中的公式,结构是偏于安全的,且连接铝合金管的螺栓变形比规范给出的板与板连接螺栓变形略大。

超高压电缆隧道中FRP-铝合金组合截面悬臂梁螺栓群的受力分析

FRP(环氧树脂-E玻纤复合材料)具有轻质高强、绝缘性能好的优点,铝合金易于加工和连接,通过螺栓连接的FRP-铝合金组合截面梁变形协调,可充分发挥各自优势。为分析螺栓连接对组合截面构件承载力、延性的影响,建立考虑螺栓、 FRP架、铝合金H梁相互作用及初始缺陷的非线性有限元模型,计算结果表明:FRP架的凹槽对铝合金H梁上部肢约束较好,限制了其局部屈曲,比单独的H梁承载力提高54%,构件延性也更好;连接FRP架与H梁的螺栓群受力不均匀,靠近转轴的根部螺栓是主要受力部件,中间螺栓的个数、间距对承载力影响在3.8%以内;螺栓预紧力不提高组合截面构件承载力。

动车组辅助变流器底板螺栓安装孔凹陷成因研究

描述了某型动车组辅助变流器检修底板螺栓安装孔凹陷故障的现象,通过应力仿真分析和对故障品的理化分析等研究方法对故障产生的原因进行分析,并提出在产品设计中应关注的一些关键问题。

某铝合金高速海洋指挥船舵系设计

铝合金船舶与钢质船舶舵系安装方法不同,钢质标准舵承不能与铝质主船体直接焊接固定,两者连接方式也需要考虑异种金属之间电化腐蚀。以某海洋指挥船舵系设计与某高速铝质巡逻艇舵系设计为例进行对比,两船分别采用赛龙承座连接法和螺栓连接法,均有效解决了异种金属的连接、电化腐蚀以及舵承润滑问题,但两者在采购成本、制作和安装工艺的等方面差异。