预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值方法研究

基于螺纹连接的精细有限元模型,提出了预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值模拟方法。针对螺纹接触,采用常规接触面定义方法定义了两组螺纹接触对,以对称罚函数法处理螺纹接触,并采用指数型接触压力-过盈关系;在已建立螺纹连接旋转模型条件下,采用直接在六角螺母的一对侧面上直接施加力偶矩的方法定义预紧力载荷,较传统方法更简单,且与实际更相符;采用先进行纯预紧力状态下的静力学响应分析,再将分析结果作为动力学响应分析的初始构型的方法,解决了预紧力载荷静态响应和冲击载荷动态响应间的静动耦合问题。最后,针对预紧力状态下口型含螺栓连接结构在钢球撞击下的响应问题,采用该方法进行了动力学响应分析,并将计算结果与实验结果进行了比较。误差分析结果表明,小球3 m和5.5 m跌落撞击条件下,应变响应前两个波脉宽以及幅值,计算结果与实验结果误差在20%以内。

一种基于精细有限元模型的螺纹连接结构数值方法研究

针对螺纹连接结构力学响应和螺纹上应力分布问题,提出了一种基于Patran软件的螺纹连接结构的精细有限元建模方法。利用Patran软件的前处理功能,将结构的含螺纹区域离散为螺纹层、过渡层和常规层。常规层采用常规方法单独建模,螺纹层、过渡层则采用双导线法建模。首先建立两条螺旋线,以及螺纹层和过渡层截面的平面单元,通过一定的方法将平面单元绕两条螺旋线旋转生成三维实体单元,最后合并过渡层与常规层的对应节点形成含螺纹区域的整体有限元模型。采用该方法对口型含螺纹连接结构在不同预紧力状态的响应进行了建模分析,获得了螺纹上的应力分布、结构的最大应力,以及螺杆中部的应力响应。结果表明,螺纹的应力分布特征和结构最大应力位置与已有的研究结果比较吻合。在预紧力10 N·M到70 N·M的七种工况下,计算所获得的螺杆上应力与实验结果相比,最小相对误差为0.5%,最大相对误差为4.8%,两者吻合较好。

基于3D有限元模拟的螺栓接头变形—内力关系及在设计中的应用

考虑螺纹的三维螺旋线形几何特征和各组件结合面之间的摩擦接触关系,利用MSC.Marc软件建立螺纹螺栓—被连接件组合结构(接头)的三维接触有限元模型,并进行计算,给出接头轴向力与轴向变形之间的非线性关系曲线、残余预紧力和螺纹段最大等效应力随被连接件所受轴向外力的非线性变化关系曲线。分析这些非线性曲线的规律,得到相应的结论。基于这些曲线,提出确定螺栓接头预紧力和允许外力的方法。

基于有限元计算的螺栓接头预紧力和允许外力设计方法

用MSC.Marc软件建立螺栓接头的三维接触有限元模型,计算得到了螺栓接头中螺纹段最大等效应力随预紧力的变化曲线、残余预紧力和螺纹段最大等效应力随被连接件所受轴向外力的非线性变化曲线,提出了基于这些曲线设计高强度螺栓接头预紧力和允许外力的方法。

齿轮范成仪教学仪器的改进

齿轮范成仪具有演示渐开线齿廓的形成过程功能,操作简便快捷。通过实验,学生可以掌握渐开线产生根切和避免根切的方法以及刀具变位对齿形的变化及对齿轮各参数的影响。

线栓法制备大脑中动脉闭塞大鼠模型问题探析

目的:分析影响线栓法制备大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)大鼠模型成功率的因素。方法:通过实践探究线栓法制备MCAO模型过程中遇到的问题,包括大鼠的品系、体质量、性别;造模操作的术前准备:麻醉剂、手术切口、线栓的选择,线栓入颅的部位及深度、术中和术后应该注意的事项及处理方式等;采用文献检索及自身认识对问题进行分析。结果:制备模型过程中,其存活率因不同操作过程而偏差极大,大鼠品种及体质量的选择、麻醉剂选用、线栓处理及入颅深度、术后护理等因素均能对模型成功率产生影响。结论:提高造模者的手术熟练程度并对大鼠进行术后护理,可提高模型制备的成功率。

火灾下螺纹锚固螺栓T形连接承载力设计方法

螺纹锚固单边螺栓是指通过带有螺纹的特殊螺栓孔代替螺母,从而实现单侧安装、拧紧功能的一种螺栓。目前关于该种螺栓连接T形节点在常温下不同破坏模式的受拉承载力计算方法已有研究。但在高温条件下节点变形增大,且高强螺栓与普通钢材在高温下的材性折减规律不一致,导致现有的常温计算公式不能直接用于火灾高温情况,目前仍缺少计算该类节点在高温下承载力的计算方法。根据常温下承载力计算公式,结合高温下节点出现大变形的特点,对现有的计算公式进行修正。并根据现有的试验结果对修正公式进行验证,发现提出的设计公式可准确预测不同节点在不同温度下的破坏模式,也可以较为精确地预测其屈服承载力。

基于ASME B16.5管法兰螺栓长度计算方法的改进

双头全螺纹螺栓作为管法兰常用紧固件,在实际工程中采购量大,若其长度选择不当会直接影响安装和检修,并造成材料上的浪费。结合现场实际施工安装与验收经验,利用三要素法对ASME B16.5非强制性附录C中给出的螺栓长度计算公式进行了分析并改进,调整补充了端面长度、最大螺母厚度与露出螺母外端长度3项,删除了螺栓长度负偏差项。利用修正后的公式计算不同法兰公称直径、不同压力等级(CL150~CL1500)、以及凸面、环连接面形式下的螺栓长度,并与化工、石化标准中相应的螺栓长度进行对比。结果表明,改进后的螺栓长度计算公式能够满足标准中对于螺栓长度的要求。

考虑螺纹柔性的螺栓连接临界松动载荷计算方法

螺栓连接松动是螺栓失效的一种重要形式。工程中,螺栓连接节点常常会受到交替变化的横向动态载荷作用,由于螺栓轴线与受力方向垂直,螺栓容易因预紧力降低而发生松动,从而改变螺栓连接节点乃至整个结构的固有力学特性。为研究横向载荷作用下螺栓连接的临界松动载荷,通过建立螺栓连接的力学模型对螺纹的受力情况进行分析,并在此基础上考虑螺纹柔性提出一种螺栓连接临界松动载荷的计算方法。设计并加工了螺栓连接横向振动试验装置,对螺栓连接的临界松动载荷进行了试验研究,通过对比理论计算结果和试验结果,验证了计算方法的准确性。基于提出的理论计算方法,给出了横向载荷作用下螺纹应力的分布规律,对比了刚性螺纹模型和柔性螺纹模型的应力分布特点,结果发现柔性螺纹模型可以很好地反映螺纹应力的整体变化情况。

C/SiC复合材料螺栓螺牙承载能力

为了对C/SiC复合材料螺栓螺牙的承载能力进行评估,采用有限元法和刚度折减方法对C/SiC复合材料螺牙抵抗拉脱的能力进行了研究。结果表明:当齿合螺牙数大于6时,再增加齿合螺牙数已不能有效地提高螺牙的初始拉脱载荷;增大螺距会降低螺牙初始拉脱强度,因而也不能显著地提高螺牙的初始拉脱载荷;在螺距与螺栓直径之比保持常数的情况下,螺牙的初始拉脱载荷与螺栓直径的平方成正比;而螺牙的极限拉脱载荷则近似正比于齿合螺牙数、螺距及螺栓直径。

反应堆压力容器主螺栓粘扣问题的分析与处理

基于反应堆堆压力容器主螺栓的结构及其工况,提出一种均载的、安全系数高的削峰均载螺纹结构。建立大螺栓螺纹连接的数学模型进行限元分析,并与普通螺纹结构比较,验证了该结构的可行性。解决现在的压力容器主螺栓连接结构在使用一段时间后的粘扣现象,使得压力容器主螺栓连接具有更高的安全性、可靠性以及更长的寿命。