基于ANSYS Workbench和HyperWorks的航空沉头螺钉动力学分析与参数化研究

作     者：赵文龙 付建建 刘根 唐茂 潘勇军 王囡囡 ZHAO Wenlong;FU Jianjian;LIU Gen;TANG Mao;PAN Yongjun;WANG Nannan

作者机构：河南省紧固件连接技术重点实验室河南信阳464000 河南航天精工制造有限公司河南信阳464000 山东建筑大学机电工程学院济南250101 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 

出 版 物：《重庆理工大学学报（自然科学）》 (Journal of Chongqing University of Technology：Natural Science)

年 卷 期：2023年第37卷第6期

页      面：168-177页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11702002) 河南省紧固连接技术重点实验室开放课题(JGLJ2107) 

主　　题：沉头螺钉 静力学分析 参数化 灵敏度 

摘      要：为探究某航天工程应用中沉头螺钉的断裂失效行为,开展了对沉头螺钉的动力学分析与参数化研究。通过SolidWorks建立了沉头螺钉的三维模型,并导入ANSYS Workbench和HyperWorks两类有限元分析软件中,分析并验证了不同网格划分方式、网格大小和约束位置对沉头螺钉最大应力的影响程度。基于有限元分析结果,在ANSYS Workbench中研究了十字槽深度、同轴度、沉头角度和圆角半径对沉头螺钉最大应力的影响规律及各参数的灵敏度。研究结果表明:采用两类有限元分析软件得到的应力结果基本一致,仅相差0.1%。采用ANSYS Workbench时的计算效率更高,沉头螺钉的最大应力位置发生在头杆结合处的过渡圆角处,与实际断裂位置完全一致;相比十字槽深度、沉头角度和圆角半径,同轴度参数对最大应力的影响更明显。该分析结果可为工程技术人员预判沉头断裂影响因素及优化结构提供重要参考。