碳材料螺纹连接结构应力分布影响因素及失效行为

作     者：张光喜 梅云杰 储宇吉 侯晓 俞鸣明 

作者机构：西北工业大学航天学院 西安航天复合材料研究所 上海大学复合材料研究中心 中国航天科技集团有限公司 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

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] 

主　　题：碳材料 螺纹连接结构 螺纹参数 应力分布 损伤行为 

摘      要：了解螺纹连接结构应力分布有助于预测连接件在实际工况下的损伤和失效行为。然而碳材料本身的脆性，以及受载时形变主要发生于内部螺纹的特性，常用的数字图像法（DIC）等应力分析手段并不适用。本文采用有限元仿真方法，对受载时的均质石墨螺柱-螺母内外连接结构进行研究。研究了弹性阶段，螺距P、螺纹咬合齿数n对结构应力变化的影响，并分析其损伤过程。结果表明：当螺纹咬合齿数值较小时，载荷分布较均匀，螺母的受载荷端面螺纹根部发生轻微应力集中。随着螺纹咬合齿数值的增加，连接部分螺纹根部的应力分布呈U型分布，两端螺纹承担更多应力，同时承载螺纹数量增加，导致螺纹连接强力提高。而螺距对于螺纹连接的整体应力分布影响较小。von Mises应力分布云图表明，螺母两端的应力集中最为严重，且随着载荷增加，内外螺纹根部的应力集中加剧，两端的螺纹区域将最先发生失效。