振动冲击环境下紧固件松动机理与试验研究

发布时间：2024-02-04 01:44

　　在航空航天飞行器中,螺栓作为专用的紧固件将大量的内部结构连接为一个整体。在运行过程中,这些航空航天紧固件不仅要承受发动机产生的高频、随机和复杂的振动冲击载荷,而且还要承受装配过程的运输和吊装所产生的低频率振动载荷,进而使其服役过程处于多种极端环境。近年来由于紧固件引起的相关问题频发,已经成为严重影响航天连接结构稳定性的薄弱环节。因此,探究其螺栓松动机理的研究对航空航天工程的发展具有重要意义。本文以探究螺栓松动机理和提高螺栓防松效果为目标,在振动冲击载荷环境下,研究了螺栓松动的理论、仿真和试验,具体内容如下:1)建立了带螺纹升角的螺栓松动滑移数学模型,其中包括接触面均无滑动、螺纹表面滑动和螺栓头表面、螺纹表面同时发生滑移三种情况的滑移分析模型。并将滑移数学模型用Matlab程序模拟了整个松动过程,从而预测了螺栓预紧力衰退过程。2)采用有限元技术,建立了参数化的螺栓松动有限元分析模型。在螺栓松动仿真结果分析中,分别对螺栓的宏观和微观特性进行了全面分析。宏观分析中揭示了螺牙受力和预紧力分布、螺母转角变化、端面接触力和端面接触摩擦扭矩变化规律。在微观分析中,提出将滑移因子作为微观滑移分析的主要...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和研究意义
    1.2 螺栓松动研究现状
        1.2.1 载荷作用方向研究现状
        1.2.2 螺栓松动理论研究现状
        1.2.3 螺栓松动有限元仿真研究现状
        1.2.4 螺栓松动试验研究现状
    1.3 论文研究内容
2 螺栓松动滑移数学模型的建立
    2.1 螺栓头和螺纹处摩擦分析
    2.2 带螺纹升角的螺纹接触处的滑移分析
    2.3 螺纹表面附加横向剪切力分析
    2.4 螺栓接触面滑移模型的建立
        2.4.1 接触面均无滑动模型
        2.4.2 螺纹表面滑动模型
        2.4.3 螺栓头表面、螺纹表面同时发生滑移模型
    2.5 螺栓预紧力衰退预测
    2.6 本章小结
3 螺栓松动有限元仿真
    3.1 螺栓松动参数化有限元模型建立
    3.2 螺栓松动参数化网格划分
    3.3 仿真螺纹摩擦系数测定
        3.3.1 螺纹摩擦实验机设计
        3.3.2 螺纹摩擦实验机测试原理
        3.3.3 单螺栓摩擦系数测试结果分析
    3.4 有限元模型边界条件和后处理的设置
    3.5 螺栓松动有限元结果分析
        3.5.1 螺栓松动有限元宏观分析
        3.5.2 螺栓松动有限元微观分析
    3.6 本章小结
4 端面几何不平行度螺栓防松机理分析
    4.1 端面几何不平行度螺栓防松数学模型的建立
        4.1.1 常规松动数学模型
        4.1.2 几何不平行度螺栓防松模型的建立
    4.2 端面几何不平行度螺栓防松仿真模型的建立
    4.3 端面几何不平行度螺栓防松仿真结果分析
    4.4 不同参数对端面几何不平行度螺栓防松影响的分析
        4.4.1 中径对端面几何不平行度螺栓防松影响的分析
        4.4.2 连接件厚度对端面几何不平行度螺栓防松影响的分析
        4.4.3 螺纹摩擦系数对端面几何不平行度螺栓防松影响的分析
    4.5 本章小结
5 螺栓松动实验方法研究
    5.1 单螺栓松动试验台设计
        5.1.1 松动试验台测试系统设计
        5.1.2 松动试验台结构设计
        5.1.3 松动试验原理及方法
    5.2 滑移数学模型与仿真模型验证试验
    5.3 多因素参数对螺栓松动影响研究
        5.3.1 螺纹摩擦系数和端面系数影响分析
        5.3.2 螺纹升角和螺距影响分析
        5.3.3 横向振动幅值影响分析
    5.4 端面几何不平行度螺栓防松试验
        5.4.1 试验方法的设计
        5.4.2 试验步骤
        5.4.3 试验结果与误差分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3894991