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典型螺栓连接结合面法向动刚度研究
1
作者 陈学前 沈展鹏 +1 位作者 杜强 范宣华 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第2期42-45,共4页
螺栓连接是工程结构使用最广的一种连接,由于直接测量及计算结合面动刚度存在较大困难,为此,开展了以典型螺栓连接结构为研究对象的螺栓连接结合面动刚度识别研究。第一步,通过正弦振动实验识别得到螺栓连接整体法向刚度;接着,利用相关... 螺栓连接是工程结构使用最广的一种连接,由于直接测量及计算结合面动刚度存在较大困难,为此,开展了以典型螺栓连接结构为研究对象的螺栓连接结合面动刚度识别研究。第一步,通过正弦振动实验识别得到螺栓连接整体法向刚度;接着,利用相关公式计算被连接件法向刚度;最后,利用被连接件法向刚度、结合面法向刚度以及螺栓连接整体法向刚度的串联关系,将螺栓连接结合面动刚度从整体刚度中进行分离,识别得到结合面的法向动刚度。针对典型螺栓连接结构,在正常预紧力矩下螺栓结合面法向动刚度的识别结果约为被连接件法向刚度的1/5。研究结果为螺栓连接结合面法向动刚度确定及螺栓连接动力学建模深入研究提供了新方法。 展开更多
关键词 螺栓连接 结合面 法向 动刚度
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螺栓法兰连接剩余预紧力分析
2
作者 段红燕 石岩 +2 位作者 刘俭辉 高袁继 狄荣珍 《润滑与密封》 北大核心 2026年第1期30-37,共8页
由于弹性相互作用的影响,螺栓法兰连接的剩余预紧力存在分散性,导致法兰接头的密封可靠性降低。为准确施加预紧力,建立了弹性相互作用的受力简化模型,通过受力平衡和变形协调分析,推导出基于刚度表达的螺栓法兰接头剩余预紧力计算公式... 由于弹性相互作用的影响,螺栓法兰连接的剩余预紧力存在分散性,导致法兰接头的密封可靠性降低。为准确施加预紧力,建立了弹性相互作用的受力简化模型,通过受力平衡和变形协调分析,推导出基于刚度表达的螺栓法兰接头剩余预紧力计算公式。引入弹性地基圆梁理论的相互作用刚度,验证了剩余预紧力公式的准确性及平板理论相互作用刚度的适用性。依据标准规范对两种理论预紧力进行了计算与可靠性分析。结果表明:两种弹性相互作用刚度模型计算的剩余预紧力分散性存在差异;平板理论弹性相互作用刚度模型虽然计算方法简便,但其未考虑法兰平面扭转变形,不具有普遍适用性。基于法兰和密封垫片应力极限计算所得的理论预紧力值,可有效补偿弹性相互作用造成的预紧力损失,确保法兰接头具备更高的密封可靠性。因此,该公式不仅可用于推算剩余预紧力,还能优化目标预紧力设定,为螺栓法兰装配工艺提供理论指导。 展开更多
关键词 螺栓法兰连接 剩余预紧力 弹性相互作用 分散性 密封可靠性
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单双层U形金属波纹管刚度及疲劳寿命对比分析
3
作者 李佳豪 刘志民 +3 位作者 赵任栋 潘越 苗世玉 孟鹏洲 《润滑与密封》 北大核心 2026年第1期100-107,共8页
金属波纹管是波纹管机械密封的关键零部件,其性能直接影响整个机械密封系统的可靠性和使用寿命。然而采用传统方法对其性能进行预测时,存在研发周期长、成本高等问题。为此采用ANSYS软件,以高温热油泵机械密封常用补偿元件金属波纹管为... 金属波纹管是波纹管机械密封的关键零部件,其性能直接影响整个机械密封系统的可靠性和使用寿命。然而采用传统方法对其性能进行预测时,存在研发周期长、成本高等问题。为此采用ANSYS软件,以高温热油泵机械密封常用补偿元件金属波纹管为研究对象,建立单双层U形金属波纹管三维模型,采用静力学和热-结构耦合相结合的分析方法,基于有限元软件研究不同的轴向力和温差以及结构参数对波纹管性能的影响。结果表明:在常温工况下,单双层波纹管的刚度和疲劳寿命均随着轴向力的增大而减小;在热-结构耦合条件下,单层波纹管的刚度随温差的增大而增大,双层波纹管的刚度以及二者的疲劳寿命均随着轴温差的增大而减小;在常温工况和热-结构耦合条件下,单层波纹管的刚度和疲劳寿命均大于双层波纹管。研究表明,适当增加壁厚和减小波高,可以提高波纹管的整体刚度和疲劳寿命。 展开更多
关键词 金属波纹管 热-结构耦合 结构参数 刚度 疲劳寿命
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设备安装螺栓紧固操作工艺分析
4
作者 王宇 吕明明 《石油和化工设备》 2026年第3期253-256,共4页
螺栓连接是石油石化行业当中各类装置设备设施及工艺流程中广泛采用的连接结构。目前螺栓连接紧固仍然依靠人力来完成,依靠劳动者的经验来判断紧固是否满足功能要求。实际操作过程中,螺栓预紧力经常会存在超紧和欠紧的问题,在温度因素... 螺栓连接是石油石化行业当中各类装置设备设施及工艺流程中广泛采用的连接结构。目前螺栓连接紧固仍然依靠人力来完成,依靠劳动者的经验来判断紧固是否满足功能要求。实际操作过程中,螺栓预紧力经常会存在超紧和欠紧的问题,在温度因素、载荷因素的作用下,导致螺栓脱扣退扣、螺纹滑丝、螺栓断裂等风险,轻则造成设备设施停工停产、介质泄漏等事故,重则造成机毁人亡。对于螺栓连接装配过程中操作的工艺进行优化,保证螺栓连接装配的可靠性、安全性和便利性,能够使设备设施运行的性能和功能满足设计要求和方案要求。 展开更多
关键词 螺栓连接 扭矩 定值 数值化
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法兰紧固连接系统正向设计规范研究
5
作者 程全士 亓泽宇 +7 位作者 李志相 李兆兴 柳思成 周泉知 卢浩 郭翔鹰 赵振 刘才山 《北京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期35-43,共9页
针对现有法兰紧固连接系统在初步选型、排布优化、连接响应分析和安全性评估方面存在的不足,提出一种面向高性能和复杂工况的正向设计方法,并建立螺栓初始排布设计准则及其优化方法。基于螺栓节点载荷提取技术,构建高精度的单螺栓装配... 针对现有法兰紧固连接系统在初步选型、排布优化、连接响应分析和安全性评估方面存在的不足,提出一种面向高性能和复杂工况的正向设计方法,并建立螺栓初始排布设计准则及其优化方法。基于螺栓节点载荷提取技术,构建高精度的单螺栓装配承载力学模型。提出改进的高强度单螺栓的应力与强度校核安全标准,形成一套完整、高效的正向设计体系。通过算例分析对该方法进行验证,结果表明,所构建的正向设计规范能够有效地避免过设计和欠设计问题,实现法兰紧固连接系统从构型初步设计、局部承载校核到整体可靠性评估的全过程正向设计。 展开更多
关键词 法兰 螺栓连接 正向设计 可靠性
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基于XFEM的超深井新型钻杆螺纹接头设计及评价
6
作者 宋东东 罗鑫 +4 位作者 贺明敏 万智勇 陈建 王昊 练章华 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第7期2857-2875,共19页
随着油气井钻井深度不断增加,钻杆承受较大轴向力和扭矩作用,而钻杆螺纹作为薄弱结构,需要进行力学强度分析及结构优化,为此针对现场使用的普通美国石油学会(American Petroleum Institute,API)螺纹接头与结构优化后的非标新型螺纹接头... 随着油气井钻井深度不断增加,钻杆承受较大轴向力和扭矩作用,而钻杆螺纹作为薄弱结构,需要进行力学强度分析及结构优化,为此针对现场使用的普通美国石油学会(American Petroleum Institute,API)螺纹接头与结构优化后的非标新型螺纹接头,建立了多工况下螺纹接头力学及裂纹扩展有限元分析模型。有限元计算结果表明:非标新型接头具有更高力学强度,更容易上扣且速度快,还具有3扣非工作螺纹,降低了螺纹接头大端刚度,改善了应力集中问题,具体的非标新型接头抗扭强度比普通接头的抗扭强度高23.86%,增加了扣根的截面刚度,且优化螺纹接头在内台肩第三扣和外台肩第三扣处的裂纹扩展长度明显减小,有效抑制了裂纹扩展,断裂壁厚比有效减少40%以上。特别的在四川开发的万米超深川科1井钻探过程中将采用该非标新型螺纹接头,文中研究方法和成果对超深井非标新型钻杆螺纹设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 超深井 钻杆 非标螺纹接头 等效应力 有限元方法
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复杂冲击载荷下螺栓松动失效边界分析
7
作者 马帅 李伦平 +3 位作者 南毅飞 赵宏达 孙毅 党永斌 《振动与冲击》 北大核心 2026年第3期294-302,共9页
为识别复杂冲击载荷下螺栓连接结构的松动失效边界,提出了一种基于演化功率谱密度的边界判定方法。首先,开展典型螺栓连接结构在复杂冲击载荷下的冲击试验,记录不同拧紧力矩条件下的结构应变响应。基于小波变换,推导冲击响应的演化功率... 为识别复杂冲击载荷下螺栓连接结构的松动失效边界,提出了一种基于演化功率谱密度的边界判定方法。首先,开展典型螺栓连接结构在复杂冲击载荷下的冲击试验,记录不同拧紧力矩条件下的结构应变响应。基于小波变换,推导冲击响应的演化功率谱密度矩阵,并据此计算监测点应变均方根值随拧紧力矩变化的曲线,揭示了螺栓松动失效的演化规律。随后建立螺栓连接结构的精细化有限元模型,并通过与试验获得的应变时域与频域结果对比验证了模型的准确性。在此基础上,利用有限元模型分析冲击载荷参数对松动失效边界的影响规律。结果表明:随着冲击响应谱拐点频率的提高,螺栓连接结构的松动失效边界呈上升趋势;在拐点频率较低的冲击作用下,结构更易发生松动失效。 展开更多
关键词 螺栓连接 演化功率谱密度 冲击响应谱 失效边界
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螺栓拧紧过程中的应力分布研究
8
作者 周泉知 李志相 +5 位作者 亓泽宇 沈超 卢浩 刘燕 赵振 刘才山 《北京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期29-34,共6页
针对螺栓连接结构在装配拧紧过程中复杂的螺纹接触造成的理论建模困难问题,提出一个精细化建模方法。通过建立装配扭矩模型,得出拧紧扭矩与预紧力之间的关系。根据拧紧过程中螺栓拉伸和扭转平衡微元分析,获得螺栓本体的拉伸和扭转微分... 针对螺栓连接结构在装配拧紧过程中复杂的螺纹接触造成的理论建模困难问题,提出一个精细化建模方法。通过建立装配扭矩模型,得出拧紧扭矩与预紧力之间的关系。根据拧紧过程中螺栓拉伸和扭转平衡微元分析,获得螺栓本体的拉伸和扭转微分方程。结合拧紧过程中螺栓与螺母螺纹接触点的变形协调条件和边界条件,得到完整的螺栓拧紧应力分布模型。针对正向设计需要解析模型的需求,基于小变形假设,在初始构形保持不变的情况下得到螺栓载荷和变形分布的解析解,并进一步推导获得简化的解析解。通过仿真拧紧过程中的应力分布,得到指定扭矩下的螺杆载荷和位移分布曲线。通过对比,数值解结果与解析解高度一致,可为紧固件的正向设计提供理论基础。 展开更多
关键词 螺栓拧紧 装配扭矩模型 载荷分布 螺杆变形
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仿变形虫可重构履带机器人设计与避障性能分析 被引量：1
9
作者 张明路 刘宗厚 +3 位作者 王经天 高强 许志凡 曹刘猛 《工程设计学报》 北大核心 2025年第1期62-71,共10页
针对现有移动机器人在复杂狭窄环境下通过性和灵活性不足的问题,受变形虫重组变形机理的启发,提出了一种模块化可重构履带机器人。模拟变形虫胞质颗粒的刚柔转换特性,融合俯仰关节与偏航关节,设计了基于闩锁结构的可锁定履带模块。将多... 针对现有移动机器人在复杂狭窄环境下通过性和灵活性不足的问题,受变形虫重组变形机理的启发,提出了一种模块化可重构履带机器人。模拟变形虫胞质颗粒的刚柔转换特性,融合俯仰关节与偏航关节,设计了基于闩锁结构的可锁定履带模块。将多个履带模块串联组成闭环单链以构成机器人的外部结构,在内部柔性机体的驱动下,履带链能够实现连续滚动。通过机体头部逐个调整前端履带模块的偏航关节角并锁定,同时机体尾部对后端履带模块依次解锁,机器人可在前进过程中主动改变自身几何形态。随后,基于关节角描述的相邻履带模块之间的位置关系,获得机器人的形态矩阵,并通过对关节角序列的迭代分析建立了机器人的运动学模型。最后,通过仿真分析了机器人的形态变化范围,以准确评估其运动灵活性,并通过制作机器人样机和开展一系列测试实验来验证其运动性能。实验结果表明,机器人的最小转弯半径为17.7cm,可通过连续改变偏航方向来实现在狭小约束空间中的灵活避障;配合俯仰关节的被动适应,机器人可穿越各类崎岖地形,由此验证了机器人的灵活性和通过性。研究结果可为移动机器人的仿生结构设计提供新思路。 展开更多
关键词 仿变形虫机器人 可重构履带 运动学建模 形态分析 灵活避障
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横向循环载荷下多螺栓连接松弛特性分析 被引量：1
10
作者 李玲 田辉涛 +2 位作者 妙东浩 解妙霞 程福安 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第5期1525-1535,共11页
针对复杂的多螺栓连接松动问题,提出了一种横向循环载荷下的建模方法。首先,将螺纹受力面分为n个小扇区,考虑螺栓之间的相互影响,建立多螺栓连接的自松弛力学模型。其次,利用Matlab软件求解自松弛模型,并与Nassar模型进行对比以验证模... 针对复杂的多螺栓连接松动问题,提出了一种横向循环载荷下的建模方法。首先,将螺纹受力面分为n个小扇区,考虑螺栓之间的相互影响,建立多螺栓连接的自松弛力学模型。其次,利用Matlab软件求解自松弛模型,并与Nassar模型进行对比以验证模型的正确性。最后,考虑不同螺栓数目、孔间隙、连接间距的影响,研究多螺栓连接松弛的特性。结果表明:在松动过程中,螺栓头部经历弯曲-滑动-弯曲的循环过程,螺栓张力呈现波浪下降的趋势;当多螺栓连接时,松动循环次数随着孔间隙的增加而线性减少;随着螺栓连接间距的等距增加,螺栓松动循环次数呈现递减的趋势;相对于螺栓数目,螺栓孔间隙和连接间距的变化更容易对螺栓松动造成影响。 展开更多
关键词 多螺栓连接 螺栓松弛 螺栓张力 横向载荷 松动循环次数
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轴向载荷下含裂纹缺陷风电螺栓力学特性有限元分析
11
作者 陈立云 周鹏 +2 位作者 张静红 顾国庆 时浩 《锻压装备与制造技术》 2026年第1期100-104,共5页
风电高强螺栓作为连接风电叶片、塔筒和机舱的关键部件,其力学性能直接影响风电机组的安全性与可靠性。基于ABAQUS有限元软件,建立了兆瓦级风电塔筒法兰螺栓连接的三维数值模型,系统分析了含表面裂纹缺陷风电螺栓的应力分布与失效机理,... 风电高强螺栓作为连接风电叶片、塔筒和机舱的关键部件,其力学性能直接影响风电机组的安全性与可靠性。基于ABAQUS有限元软件,建立了兆瓦级风电塔筒法兰螺栓连接的三维数值模型,系统分析了含表面裂纹缺陷风电螺栓的应力分布与失效机理,阐明了裂纹缺陷对螺栓应力集中的影响规律。结果表明,轴向载荷下风电螺栓最大应力为940.8 MPa,超过材料的屈服强度;裂纹缺陷会显著加剧风电螺栓的局部应力集中现象,且当轴向载荷超过900 kN时,裂纹区域将发生明显的塑性屈服失效。该研究成果可为风电螺栓的优化设计及运维策略提供理论依据。 展开更多
关键词 风电螺栓 有限元法 表面裂纹 应力集中
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GFRP螺栓连接复合材料板抗拉性能试验研究
12
作者 程久欢 甄静水 +3 位作者 张赵君 石磊 孙超 王文炜 《河北工业大学学报》 2026年第1期79-86,共8页
复合材料板在土木工程领域的应用日益广泛,其连接性能是关键问题之一。本研究通过试验探讨了玻璃纤维复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)螺栓连接复合材料板的抗拉性能。试验设计了12组单面搭接连接拉伸试件,对比分析了GFR... 复合材料板在土木工程领域的应用日益广泛,其连接性能是关键问题之一。本研究通过试验探讨了玻璃纤维复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)螺栓连接复合材料板的抗拉性能。试验设计了12组单面搭接连接拉伸试件,对比分析了GFRP螺栓与不锈钢螺栓连接性能的差异,研究了GFRP螺帽、螺栓的个数与间距、复合材料板端距、边距等几何参数对连接破坏方式和连接承载力的影响。试验结果表明,GFRP螺栓可替代钢螺栓用于复合材料板连接,但易出现断裂破坏。通过增大螺栓直径、加长螺帽或使用多螺帽可避免断裂破坏的发生。复合材料板的端距和间距取螺栓孔径的3倍以上。建立的强度包络法能有效预测GFRP多螺栓连接结构的承载力。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓连接 几何参数 强度包络法
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基于VDI 2230的高强度螺栓连接结构应力计算和有限元分析
13
作者 徐莹 白江鸿 +1 位作者 余一帆 刘维 《计算机辅助工程》 2026年第1期7-11,共5页
针对某高强度螺栓连接结构,基于VDI 2230标准算法和机械设计方法计算螺栓的预紧力和应力,VDI 2230标准算法的计算结果均大于机械设计方法的计算结果。采用有限元法对比分析2种方法的螺栓连接模型,结果表明:基于VDI 2230算法模型的螺纹... 针对某高强度螺栓连接结构,基于VDI 2230标准算法和机械设计方法计算螺栓的预紧力和应力,VDI 2230标准算法的计算结果均大于机械设计方法的计算结果。采用有限元法对比分析2种方法的螺栓连接模型,结果表明:基于VDI 2230算法模型的螺纹应力分布更为均匀,采用VDI2230标准对高强度螺栓连接进行设计与校核更为合理。 展开更多
关键词 螺栓连接 强度 应力 有限元
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考虑结合面接触刚度的螺栓连接松动行为研究
14
作者 李玲 张晨卓 +2 位作者 李瑶 王晶晶 程福安 《振动与冲击》 北大核心 2025年第19期40-50,共11页
结合面接触刚度对螺栓松动行为有着显著影响。引入结合面接触刚度模型,建立了考虑结合面接触刚度的螺栓松动模型,并与Nassar模型和螺栓松动试验结果对比验证了所建模型的准确性。基于所建立的模型,深入分析了螺栓尺寸、初始预紧力、摩... 结合面接触刚度对螺栓松动行为有着显著影响。引入结合面接触刚度模型,建立了考虑结合面接触刚度的螺栓松动模型,并与Nassar模型和螺栓松动试验结果对比验证了所建模型的准确性。基于所建立的模型,深入分析了螺栓尺寸、初始预紧力、摩擦因数及螺距等参数对临界横向载荷与预紧力变化的影响。结果表明:螺栓尺寸同为M12时,临界横向载荷随着初始预紧力、头下端面摩擦因数、螺纹面摩擦因数和螺距的增大分别相对提高了23.0%、66.0%和75.0%和8.0%,随牙型半角的提高相对降低了20.4%;M10螺栓临界横向载荷随螺距增大而先增后减,相对提高了3.5%;M8螺栓临界横向载荷随螺距增大先保持不变后降低,相对降低了1.1%;在相同的初始预紧力、头下端面摩擦因数、螺纹面摩擦因数、螺距和牙型半角情况下,临界横向载荷随螺栓尺寸的增大分别相对提高了44.0%、20.0%、57.0%、42.0%和45.6%;松动率随初始预紧力、头下端面摩擦因数、螺纹面摩擦因数和螺栓尺寸的增大而分别相对降低了15.0%、27.4%、8.7%和22.2%,随螺距、牙型半角和横向载荷幅值的增大而分别相对提高了28.3%、4.3%和11.6%。研究结果为优化螺栓连接设计提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 螺栓松动 横向载荷 接触刚度 临界横向载荷 残余预紧力 松动率
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锥面过盈连接压入力和轴向柔度分析
15
作者 孔宪超 国举强 +1 位作者 刘现青 张伟峰 《机械设计》 北大核心 2026年第2期184-190,共7页
锥面连接是轴无键连接的一种重要形式,其在工业中有着广泛的应用。从锥面压入过程受力分析入手,推导了与锥面压入量相对应的压入力的理论计算模型,进一步考虑了锥面角度及摩擦因数对锥面段柔度的影响,并建立了压入过程中与压入力相关的... 锥面连接是轴无键连接的一种重要形式,其在工业中有着广泛的应用。从锥面压入过程受力分析入手,推导了与锥面压入量相对应的压入力的理论计算模型,进一步考虑了锥面角度及摩擦因数对锥面段柔度的影响,并建立了压入过程中与压入力相关的锥面段轴向柔度的理论计算关系式。此外,详细分析了半锥角、摩擦因数、材料弹性模量等因素对锥面轴向柔度的影响,并讨论了该方法的适用范围。进一步开展了有限元仿真,发现文中的理论计算结果与有限元仿真结果基本吻合,验证了该方法的准确性,为实际锥面连接设计和校核提供指导。 展开更多
关键词 锥面过盈连接 压入力 轴向柔度 半锥角 有限元仿真
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弹簧垫圈连接螺栓的防松性能试验与模拟研究
16
作者 任亚宁 李军阔 +3 位作者 王丽欢 郜帆 胡皓 周万志 《机械强度》 北大核心 2026年第4期83-90,共8页
【目的】针对横向振动工况下弹簧垫圈连接螺栓防松性能演化规律不明确、现行规范缺乏相关紧固转矩设计规定的问题,探究表面处理方式与紧固转矩对螺栓防松性能的影响机制,为输电铁塔螺栓连接防松设计提供参考。【方法】首先,以表面处理方... 【目的】针对横向振动工况下弹簧垫圈连接螺栓防松性能演化规律不明确、现行规范缺乏相关紧固转矩设计规定的问题,探究表面处理方式与紧固转矩对螺栓防松性能的影响机制,为输电铁塔螺栓连接防松设计提供参考。【方法】首先,以表面处理方式(镀锌、磷化)和紧固转矩(0.5、1.0、1.5倍标准转矩)为变量,开展横向振动试验,对比不同构造螺栓的预紧力衰减特性;其次,采用Ansys软件建立螺栓连接有限元模型,模拟振动过程中弹簧垫圈受力状态与螺纹区应力演化规律;然后,提出基于残余预紧力的防松性能定量评价方法,明确不同构造螺栓的防松效果差异;最后,完成模型有效性验证,保障研究结果的可靠性。【结果】结果表明,横向振动下螺栓预紧力衰减可划分为快速下降、缓慢下降与迅速松脱3个阶段;1.5倍标准转矩下,镀锌弹簧垫圈螺栓达到残余预紧力阈值的振动次数较镀锌平垫圈提升450%,防松效果最优;振动过程中弹簧垫圈与连接板始终保持接触,可使螺纹区受力更均匀;所提定量评价方法的分析结果显示,弹簧垫圈连接螺栓的平均防松性能为平垫圈的3倍。 展开更多
关键词 弹簧垫圈 紧固转矩 横向振动 螺栓松脱 预紧力
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风机塔筒螺栓节点的屈服紧固过程和预紧力监测研究
17
作者 张华 周盛龙 +3 位作者 徐永生 杨鹤松 张晓萱 郑亚然 《机械科学与技术》 北大核心 2026年第1期12-19,共8页
屈服极限方式紧固螺栓能获得其可用的最高预紧力,且预紧力分布相对均匀。然而,由于紧固进入了塑性区,施工时无法监测螺栓紧固过程的预紧力。针对风机塔筒类大型法兰螺栓的屈服紧固应用,基于精细的有限元模拟和风机塔筒现场紧固实验,探... 屈服极限方式紧固螺栓能获得其可用的最高预紧力,且预紧力分布相对均匀。然而,由于紧固进入了塑性区,施工时无法监测螺栓紧固过程的预紧力。针对风机塔筒类大型法兰螺栓的屈服紧固应用,基于精细的有限元模拟和风机塔筒现场紧固实验,探究了螺栓润滑和紧固控制方法与紧固力间的定量关系。研究表明:螺栓紧固力和紧固扭矩在整个紧固过程都是线性的,且螺母因子与摩擦因数线性相关;摩擦因数的增大将显著提高螺栓的扭转效应,同时增大螺牙处的切应力,导致螺栓屈服提前,降低了屈服时的螺栓紧固力;螺栓伸长量与摩擦因数无关,弹性段时的预紧力可基于螺母旋转角度实施精确控制;对屈服紧固方式的螺栓实施伸长法测量紧固力时需要进行修正,该修正系数与螺栓润滑情况无关,但随螺栓屈服程度的增大而加速减小。 展开更多
关键词 螺栓 屈服紧固 塔筒法兰 有限元仿真
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双轴载荷下分体式结构件螺栓孔周应力分布计算模型
18
作者 杨聪彬 吕涛 +2 位作者 程强 张涛 刘志峰 《制造业自动化》 2025年第11期75-82,共8页
分体式结构件因设计-装配阶段的非连续性,易在螺栓孔周出现应力分布不均与局部应力集中现象,导致装配结构刚度降低、可靠性下降。因此,需要建立精准的孔周应力计算模型指导装配件的孔位设计。基于接触理论与叠加耦合原理,将孔周应力场... 分体式结构件因设计-装配阶段的非连续性,易在螺栓孔周出现应力分布不均与局部应力集中现象,导致装配结构刚度降低、可靠性下降。因此,需要建立精准的孔周应力计算模型指导装配件的孔位设计。基于接触理论与叠加耦合原理,将孔周应力场分解为预紧力引起的均布接触应力、二维平面远场应力,以及有限尺寸-三维厚度方向修正项,引入裕度参数因子量化边缘效应,构建双轴载荷作用下的孔周应力分布理论计算模型;进一步分析裕度参数、预紧力及拉伸载荷对孔周应力的影响规律。结果显示:所建理论模型可有效计算双轴载荷下分体式结构件的孔周应力水平,理论模型计算结果与有限元仿真结果误差不超过10%;裕度参数因子的增大会显著增大孔周的最大应力,并增大分布范围;预紧力增大可通过产生压应力抵消部分拉应力,使最大拉应力增速减缓,而拉伸载荷增大则导致最大拉应力呈加速增长趋势。裕度参数因子为孔位优化提供量化依据,有助于提升装配体结构的可靠性与承载能力。 展开更多
关键词 分体式结构 螺栓装配 裕度参数 应力分布
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LNG低温管道支架冷缩位移控制与材料韧性匹配研究
19
作者 吴慧娟 《化工设计通讯》 2026年第1期49-51,共3页
LNG低温管道在-162℃极端工况下,由于冷缩位移与支架材料韧性不匹配易引发结构脆断,成为制约系统安全运行的关键痛点。文章通过分析管道低温特性与冷缩机理,提出支架主体结构分离式设计,结合ANSYS数值仿真优化支架参数,通过多材料韧性测... LNG低温管道在-162℃极端工况下,由于冷缩位移与支架材料韧性不匹配易引发结构脆断,成为制约系统安全运行的关键痛点。文章通过分析管道低温特性与冷缩机理,提出支架主体结构分离式设计,结合ANSYS数值仿真优化支架参数,通过多材料韧性测试(包括冲击功、断裂韧性等指标)建立匹配准则。研究整合结构设计、数值仿真与材料测试技术,为低温管道支架的安全适配提供系统解决方案,可提升LNG输送系统的低温稳定性与耐久性。 展开更多
关键词 LNG低温管道 支架设计 冷缩位移控制 材料韧性匹配 数值仿真
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割槽螺母螺栓副防松与防腐性能及扭矩系数研究
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作者 李拥军 李献杰 郭森 《科技创新与应用》 2026年第5期68-71,76,共5页
针对采用割槽螺母和镀锌螺栓的连接结构,通过横向振动试验和中性盐雾试验,对比润滑状态和预紧力水平对其防松性能和耐蚀性能的影响。试验表明,不涂抹润滑剂,在横向振动试验后,最终剩余预紧力达到初始预紧力的30%~60%,而涂抹润滑剂后,即... 针对采用割槽螺母和镀锌螺栓的连接结构,通过横向振动试验和中性盐雾试验,对比润滑状态和预紧力水平对其防松性能和耐蚀性能的影响。试验表明,不涂抹润滑剂,在横向振动试验后,最终剩余预紧力达到初始预紧力的30%~60%,而涂抹润滑剂后,即使采用较高的预紧力,与采用较低的初始预紧力相比,最终剩余预紧力无明显区别,均低于初始预紧力的10%;盐雾试验结果显示,进行横向振动试验后,无润滑的螺纹镀锌层破坏严重,螺纹表面在盐雾作用下迅速锈蚀,48 h后即出现黄褐色锈迹,而涂抹润滑剂时,润滑剂的存在使螺纹间的摩擦形式转化为固液摩擦,相对摩擦力降低,螺纹涂层破坏较轻,96 h后开始出现铁锈,具有相对较高的耐蚀性。 展开更多
关键词 割槽螺母 横向振动 防松 螺栓防腐 扭矩系数
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