高锁紧固件的关键性能试验性研究及有限元分析

发布时间：2017-08-02 03:14

  本文关键词：高锁紧固件的关键性能试验性研究及有限元分析

  更多相关文章： 高锁螺母组件 锁紧力矩 预紧力 拧断力矩 试验 非线性有限元分析

【摘要】：高锁螺母组件是一种航空用紧固件,具有自锁、高强度、高抗疲劳性、抗振动、易于安装等特点,目前大量应用于各机种中。由于高锁螺母的核心原理未被掌握,国内承制厂无法大量生产,目前高锁螺母的使用主要依靠国外大量采购,但高锁螺母进口成本高昂且贸易关系有时会受政治影响,所以高锁螺母的研制迫在眉睫。本文针对实际飞机装配中出现的不同高锁螺母组件装配时产生锁紧力矩变化的问题以及高锁螺母的三个重要性能参数之间的关系作了试验研究,同时对高锁螺母组件连接作了非线性有限元分析,探讨了有限元软件作为一种研究高锁螺母组件手段的可靠性。主要内容如下：(1)基于螺纹力学的相关理论,对高锁螺母的自锁力矩的形成做了理论的分析,推导出高锁螺母自锁力矩的理论公式,为高锁螺母自锁力矩的试验结果的理解提供理论上的依据；(2)通过40CrNiMoA高锁螺栓及Ti-6A1-4V高锁螺栓与302HQ不锈钢高锁螺母配合试验,研究不同材料的高锁螺母组件配合下锁紧力矩的变化情况；通过不同润滑条件下的Ti-6A1-4V高锁螺栓与302HQ不锈钢高锁螺母配合试验,研究润滑情况对高锁螺母组件的锁紧力矩的影响；通过涂覆铝Ti-6A1-4V高锁螺栓及阳极化Ti-6A1-4V高锁螺栓与302HQ不锈钢高锁螺母配合试验,研究不同表面处理情况下高锁螺母锁紧力矩的变化情况；并得出相关结论,为高锁螺母的装配提供有益参考；(3)基于对高锁螺母收口部分的几何外观尺寸的探究和螺纹力学的相关理论,合理推测高锁螺母三个主要性能(锁紧力矩、拧断力矩、预紧力)参数之间的关系,并由推测推导出理论公式；(4)通过进行A286材质的M5、M6、M8三种类型的高锁螺栓及未经自锁处理的高锁螺栓与高锁螺母配合的扭拉试验得到相关数据结果,对上述推测进行合理性验证；(5)针对高锁螺母组件进行非线性有限元分析,得到高锁螺母组件的应力分布情况,并通过承载面的应力计算出高锁螺栓的预紧力,对比试验数据,对非线性有限元分析在高锁螺母研究的可靠性进行验证。
【关键词】：高锁螺母组件 锁紧力矩 预紧力 拧断力矩 试验 非线性有限元分析
【学位授予单位】：景德镇陶瓷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V229.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 本课题的研究背景及意义8-10
• 1.2 高锁螺母在国内外发展现状及拟解决问题10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-12
• 2. 螺纹连接的基本理论12-19
• 2.1 高锁螺母连接中的几个性能参数12-13
• 2.1.1 预紧力12
• 2.1.2 拧紧力矩12-13
• 2.1.3 锁紧力矩13
• 2.2 螺纹连接的力学分析13-17
• 2.2.1 矩形螺纹的受力13-14
• 2.2.2 三角形螺纹的受力14-16
• 2.2.3 支承面的受力16-17
• 2.3 螺纹连接的安装方法17-19
• 2.3.1 扭矩控制法17
• 2.3.2 扭矩-转角控制法17-18
• 2.3.3 屈服点控制法18
• 2.3.4 伸长量控制法18-19
• 3 高锁螺母锁紧力矩与相关参数之间的关系19-28
• 3.1 高锁螺母的自锁原理19-20
• 3.2 锁紧力矩的影响因素20-21
• 3.2.1 螺纹副精度20
• 3.2.2 润滑条件20
• 3.2.3 收口尺寸20
• 3.2.4 材质20
• 3.2.5 表面处理20-21
• 3.3 试验21-23
• 3.3.1 试验件21-22
• 3.3.2 试验设备22-23
• 3.4 试验结果及讨论23-27
• 3.4.1 不同材质的高锁螺栓对高锁螺母锁紧力矩的影响23-24
• 3.4.2 润滑对高锁螺栓锁紧力矩的影响24-25
• 3.4.3 不同表面处理的高锁螺栓对高锁螺母锁紧力矩的影响25-27
• 3.5 本章小结27-28
• 4 高锁螺栓连接中拧断力矩、锁紧力矩及预紧力之间的关系的试验研究28-37
• 4.1 高锁螺母的锁紧部位28-29
• 4.2 试验验证29-30
• 4.2.1 试验件29
• 4.2.2 试验29-30
• 4.3. 试验结果及讨论30-35
• 4.3.1 型号M5高锁螺母、非自锁螺母与高锁螺栓配合30-32
• 4.3.2 型号M6高锁螺母、非自锁螺母与高锁螺栓配合32-34
• 4.3.3 型号为M8高锁螺母、非自锁螺母与高锁螺栓配合34-35
• 4.4 本章小结35-37
• 5 有限元方法在计算螺纹配合扭矩系数中的应用37-50
• 5.1 有限元方法概述及ANSYS Workbench简介37-38
• 5.1.1 有限元方法的基本概念及原理37
• 5.1.2 有限元方法的基本步骤37-38
• 5.1.3 ANSYS Workbench简介38
• 5.2 有限元接触分析介绍38-42
• 5.2.1 接触问题的控制方程40
• 5.2.2 接触和摩擦的本构关系40-42
• 5.3 螺纹连接分析模型42-49
• 5.3.1 螺纹连接的网格模型42-43
• 5.3.2 定义材料属性及螺纹连接的接触行为43-45
• 5.3.3 施加载荷及求解45-46
• 5.3.4 模拟结果及分析46-48
• 5.3.5 计算螺纹连接的预紧力48-49
• 5.4 本章小结49-50
• 6 结论与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间工作成果56

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王澄溪;;预紧力随运转条件变化的主轴结构[J];装备机械;1980年02期

2 王庆竹;;机载导弹吊挂预紧力的确定及其对内力分布的影响[J];战术导弹技术;1985年03期

3 苗德华,唐万有,李亚平;自行车车条预紧力的确定及车条直径的设计方法[J];力学与实践;1992年03期

4 李杰;梁晓慧;李海玄;李峰;吴晓亮;;推力圆柱滚子轴承预紧力的测量和计算[J];制造技术与机床;2011年11期

5 付振山;冯显英;于春玲;;滚珠型弧面分度凸轮机构的预紧分析[J];北京工业大学学报;2013年04期

6 韦清芳;;螺钉预紧力对精密零件装配变形的影响[J];机械设计与制造;2013年05期

7 郭寿宁;;10000吨多向模锻水压机水平框架预紧力不足的分析与处理[J];重型机械;1981年11期

8 陈尚齐;;液压机立柱预紧问题的探讨[J];重型机械;1986年10期

9 郭春华;;组合式机架用立柱、机架液压预紧装置[J];重型机械;1987年12期

10 常秋英;杨沛然;;预紧力对内燃机排气凸轮/挺柱间润滑的影响研究[J];润滑与密封;2007年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 裴瑞光;谢旭辉;陈豪麟;张振;肖毅;;复合材料紧固件连接的预紧力松弛行为[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 杨敏;潘亦苏;黎启胜;;预紧双层环的粘弹性效应分析[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2006年

3 周帮友;杜强;徐有刚;;不同预紧力下连接悬臂梁动态特性试验研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

4 王岩禄;;大型水轮发电机磁极铁心片间压力与受预紧力关系[A];水电站机电技术2004年年会论文集[C];2004年

5 李明涛;国伟;陈彦辉;李菊香;孙小超;;螺栓预紧型轨道发射装置设计研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年

6 李广文;;配对轴承预紧力分析及测试方法[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

7 李伟;王芳;田玉江;王上原;王亚伟;;深水法兰连接机具螺栓预紧方法及装置研究[A];2012年中国造船工程学会学术论文集[C];2012年

8 卓新;裘毅冲;吴飞;;安装预紧力对浮头式点式玻璃幕墙承载性能的影响[A];施工技术交流论文集[C];2005年

9 刘宇飞;王琳琳;张健;;单柱立车工作台预紧力试验研究[A];第三届十省区市机械工程学会科技论坛暨黑龙江省机械工程学会2007年年会论文（摘要）集[C];2007年

10 叶庆卫;汪同庆;叶俊勇;;基于振动信号时频熵特征的轻轨在役锚固螺杆预紧力变化检测[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 驻江苏记者杜小卫 通讯员孙峰;南京中材备件签下越南1200万元采购大单[N];中国建材报;2012年

2 李平;农用车保养8误区[N];河北农民报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董晓传;大型液压机组合部件的临界预紧力研究[D];燕山大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 姚阳;液压机组合横梁临界预紧力研究[D];燕山大学;2015年

2 孙锟;空间角接触球轴承的预紧载荷演化机理研究[D];燕山大学;2015年

3 李伟光;汽车发动机缸体缸盖结合面密封性研究[D];长安大学;2015年

4 吴嘉锟;螺栓预紧序列与机床精度保持的相关性研究[D];大连理工大学;2015年

5 王俊提;新型揭盖及清扫机械人结构分析与导轮预紧力计算[D];南京理工大学;2016年

6 王立;高速滚珠丝杠副预紧力丧失对比试验及综合性能研究[D];南京理工大学;2016年

7 孙剑波;某型内燃机连杆的可靠性分析[D];燕山大学;2016年

8 胡立;承压型端锚高预紧力锚杆支护技术研究[D];中国矿业大学;2016年

9 徐哲;AEB与可逆预紧安全带联合作用下乘员保护性能研究[D];湖南大学;2016年

10 王鑫磊;考虑承载整体性的双柱式预紧组合结构优化方法及其应用[D];浙江大学;2016年

，

本文编号：607387