基于有限元的螺纹联接防松技术分析方法

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螺纹联接作为具有精度高、装配拆卸方便等特点的联接方式被各行业广泛使用，弹上设备螺纹联接可靠性尤其重要，联接失效通常将造成严重的后果。因此，采用有限元分析方法对螺纹联接进行受力与松动等方面的定量化分析，对提高弹上设备螺纹联接防松可靠性、指导工程应用都具有重要意义。论文对摩擦防松、机械防松和其他防松等三大类螺纹联接防松方法进行归纳、分析与总结，并对螺纹联接防松性能试验方法进行了阐述。论文以M1.6-M6规格螺纹联接为对象，对预紧力防松与垫圈防松开展了仿真分析。论文选取公称直径、螺距、长度、螺纹牙等参数，建立符合标准化的螺纹联接几何模型，并在此基础上，依据有限元划分网格原则，划分得到在数量、翘曲度、长宽比、内角值等方面上优异的螺纹联接网格模型。结合力学试验得到的材料应力-应变曲线与摩擦属性等因素，论文建立了考虑螺纹的三维螺旋线几何特征、材料弹塑性行为和各接触面间的接触等非线性因素的螺纹联接三维有限元分析模型；通过施加扭矩载荷模拟螺纹联接实际装配过程，得到了螺纹内部应力分布、轴向载荷分布、扭矩系数等结论。建立了紧固件与基体应力分布随装配力矩变化的曲线关系，在上述装配力矩-应力曲线关系的基础上，依据材料性能，推算装配扭矩，定量化确定预紧力防松中合理装配扭矩值。论文对由材料循环松弛导致的螺纹联接松动进行了仿真分析，并通过有无弹簧垫圈模型在横向交变载荷下的比较，初步验证了弹簧垫圈防松方法的有效性。论文的研究成果已在某企业实际生产实践中加以验证。

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