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振动与冲击 2022年第11期41卷 210-216,244页

作者：孙伟程关振群潘嘉诚曾岩大连理工大学工程力学系/工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

螺栓法兰连接结构广泛应用于机械结构和航空航天结构,由其构成多个结构组件(如火箭舱段)之间的连接面,引入的非线性动力学特性会显著影响整体结构动力学响应。不同于以往研究中所聚焦的单个非线性连接面对结构响应影响问题,针对具有两... 详细信息

螺栓法兰连接结构广泛应用于机械结构和航空航天结构,由其构成多个结构组件(如火箭舱段)之间的连接面,引入的非线性动力学特性会显著影响整体结构动力学响应。不同于以往研究中所聚焦的单个非线性连接面对结构响应影响问题,针对具有两个螺栓法兰连接面的组合结构开展非线性耦合振动分析,研究连接结构动力学参数对结构响应的支配效果,以便获得有效控制结构响应的关键非线性特征。基于螺栓法兰连接结构等效双线性弹簧模型,建立双连接面螺栓法兰结构多自由度耦合振动模型,分别讨论了在不同形式的激励作用下的响应和相空间特性,揭示系统的阻尼敏感性及特定参数条件下的超谐波和亚谐波共振现象,最后分析弹簧刚度比及部段质量比对结构响应的影响。

关键词：螺栓法兰结构双线性弹簧耦合振动超谐波振动亚谐波振动

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螺栓法兰结构的动力学特性及密封性能研究

螺栓法兰结构的动力学特性及密封性能研究

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作者：白明鹤沈阳工业大学

学位级别：硕士

螺栓法兰作为常见的密封结构,广泛应用于压力容器、石油化工以及连接管道中。泄漏是螺栓法兰结构密封失效的主要原因,尤其在外载荷作用下会对结构力学特性以及密封性能产生影响,使螺栓预紧力降低导致法兰与垫片结合面之间接触压力下降,... 详细信息

螺栓法兰作为常见的密封结构,广泛应用于压力容器、石油化工以及连接管道中。泄漏是螺栓法兰结构密封失效的主要原因,尤其在外载荷作用下会对结构力学特性以及密封性能产生影响,使螺栓预紧力降低导致法兰与垫片结合面之间接触压力下降,影响密封性,因此,研究螺栓法兰结构在振动与冲击载荷下的动力学特性以及密封性能具有重要意义。本文主要研究内容如下:（1）为研究垫片厚度等参数对螺栓法兰结构刚度特性的影响,对结构拉压刚度特性进行理论分析,提出等效弯曲梁模型,发现螺栓法兰结构具有拉压非线性刚度特性。然后基于拉压刚度特性建立螺栓法兰结构动力学模型,探究结构在冲击激励下的动力学响应。结果表明:在轴向载荷作用下,结构只发生了位移变化,横向载荷下,结构发生转角以及位移变化。（2）建立螺栓法兰结构有限元模型,分析结构在冲击以及振动载荷下的应力变化,并研究螺栓拧紧顺序、法兰密封面形式、垫片材料、垫片厚度以及螺栓预紧力对结构密封性的影响。结果表明:不同螺栓拧紧顺序中交叉拧紧方式垫片接触压力分布最平均;螺栓预紧力越大、垫片越厚,结构密封性越好;不同法兰密封面形式中,榫槽面具有更好的密封性,全平面密封性较差;不同垫片材料中,橡胶和聚四氟乙烯金属缠绕垫片密封性较好。（3）为验证仿真结果的准确性,设计螺栓法兰结构在冲击载荷下的密封性试验,研究不同因素对结构密封性能的影响。结果表明:试验分析中螺栓预紧力、垫片材料、垫片厚度等因素对螺栓法兰结构密封性影响规律与仿真结果基本吻合。

关键词：螺栓法兰结构密封性动力学特性影响因素试验分析

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