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工况载荷与松动失效关系

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  • 发布时间:2022-05-29 10:54
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【概要描述】紧固件横向振动试验机-分析工况载荷与松动失效关系,螺纹联接结构在振动、冲击及变载荷的服役环境中,易发生松动失效

工况载荷与松动失效关系

【概要描述】紧固件横向振动试验机-分析工况载荷与松动失效关系,螺纹联接结构在振动、冲击及变载荷的服役环境中,易发生松动失效

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紧固件横向振动试验机-分析工况载荷与松动失效关系

螺纹联接结构在振动、冲击及变载荷的服役环境中,易发生松动失效。松动失效分为被连接件结合面的滑动与螺栓(螺 母)的旋转松动,两种松动都不允许在工程实际中发生。

螺纹联接结构在一定预紧力的条件下因受外部载荷的作用,导致结合面的夹紧力不足、摩擦力降低,引起结合面的相对滑动,从而打破 力(力矩)传递的稳定性,螺纹联接失效;

当螺纹面上原有的受 力平衡被外部载荷打破,引起螺纹面的相对滑动,就会造成螺栓 (螺母)相对转动,使预紧力下降,导致螺纹联接失效。 

目前针对螺纹联接的松动失效问题,常用的解决方法是理论力学推导、试验研究与有限元分析。VDI-2230在设计螺纹联接 结构时,通过计算分界面抗滑动安全余量,保证结构的防松性能, 安全余量的限制值根据经验或由用户确定。研究指出,螺 杆头下承压面发生整体滑移是螺栓发生松动的必要条件,并由此 给出了横向载荷作用下,临界松动载荷的计算公式。通 过试验和有限元仿真研究发现,在横向载荷反复作用下,螺杆头下承压面和螺纹面的局部滑移会在接触面逐渐累积弹性应变能, 当能量累积到一定程度,接触面将发生整体滑移,从而引起螺栓松动。而在螺栓松动中,螺纹面先发生转动,带动螺杆头下承压 面转动。研究了随机振动载荷下的螺栓松动行为进行了数值仿真分析。

现有文献主要研究单一载荷作用下螺纹联接结构的松动行为,而在工程实际中,螺纹联接结构所承受的载荷复杂(横向载荷、轴向载荷、弯矩、扭矩等),现有的研究成果无法准确预测实际工况载荷下的松动失效。因此,在设计过程需要综合考虑结构 参数、实际工况载荷以及松动失效之间的内在关系。采用仿真的方式可以通过对紧固件尺寸结构、接触状态、载荷工况、边界条件进行模拟,实现最大程度地模拟实际情况,从而准确预测螺纹联接 的松动失效。

最后,通过道路试验验证了所提方法的准确性与可靠性。

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