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螺栓连接结构对舰船复合材料夹芯板架冲击动响应的影响

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兵器装备工程学报 2022年第9期43卷 343-350页

作者：李怿李典侯海量李永清海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033

为探索核爆冲击波载荷作用下螺栓连接结构对舰船复合材料夹芯板架的影响,采用密闭空间内爆模拟核爆冲击波载荷进行螺栓连接复合材料夹芯板架冲击动响应试验,结合有限元分析,比较了一般复合材料夹芯板架与螺栓连接复合夹芯板架的动响应... 详细信息

为探索核爆冲击波载荷作用下螺栓连接结构对舰船复合材料夹芯板架的影响,采用密闭空间内爆模拟核爆冲击波载荷进行螺栓连接复合材料夹芯板架冲击动响应试验,结合有限元分析,比较了一般复合材料夹芯板架与螺栓连接复合夹芯板架的动响应及变形损伤模式差异,将试验与有限元计算结果对比发现,二者复合板架的变形失效模式基本相同,且测点处最大位移相对偏差仅为7.80%,说明该数值计算方法可靠;一般复合材料夹芯板架与螺栓连接复合夹芯板架的变形模式分别为从各板格独立变形到整体板架的大变形和各板格变形到螺栓连接结构两侧的区域大变形,均伴随着加强筋节点处的纤维断裂,其中前者还伴随着迎爆面的四周边界以及背爆面中线处各结构的纤维断裂失效;螺栓连接结构能够有效减小板架变形量,减轻复合夹芯板损伤,有利于复合夹芯板架抗核爆冲击波载荷能力的提高。

关键词：核爆冲击波复合夹芯板架螺栓连接结构动响应变形模式

基于声发射技术对螺栓连接结构微动磨损影响因素的研究

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摩擦学学报 2010年第5期30卷 443-447页

作者：卢萍王宁陶俊林刘信恩西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 中国工程物理研究院总体工程所四川绵阳621900

根据微动理论,运用声发射技术分别从预紧扭矩、激励加速度及频率3方面对螺栓连接结构的微动磨损影响因素进行了研究.结果表明:可以运用声发射技术来表征螺栓连接结构的微动磨损程度;预紧扭矩是影响螺栓连接结构微动磨损的主要因素;激励... 详细信息

根据微动理论,运用声发射技术分别从预紧扭矩、激励加速度及频率3方面对螺栓连接结构的微动磨损影响因素进行了研究.结果表明:可以运用声发射技术来表征螺栓连接结构的微动磨损程度;预紧扭矩是影响螺栓连接结构微动磨损的主要因素;激励加速度对磨损程度的影响取决于螺栓连接状态;激励频率的影响尚需借助于其他手段做进一步研究.

关键词：螺栓连接结构微动磨损声发射技术在线监测

冲击载荷下单螺栓连接结构力学行为试验与仿真研究

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推进技术 2022年第2期43卷 49-60页

作者：刘璐璐李志鹏韩佳奇罗刚赵振华陈伟南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

基于霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置,对发动机结构设计中广泛使用的螺栓连接结构开展了冲击试验,研究了冲击载荷作用下单螺栓结构的承载能力、损伤模式和失效机理,掌握了冲击速度、预紧力、装配间隙的影响规律。... 详细信息

基于霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置,对发动机结构设计中广泛使用的螺栓连接结构开展了冲击试验,研究了冲击载荷作用下单螺栓结构的承载能力、损伤模式和失效机理,掌握了冲击速度、预紧力、装配间隙的影响规律。在瞬态显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA中,对单螺栓连接结构的冲击试验进行了数值仿真分析,其中螺栓结构采用考虑螺纹细节的精细有限元模型,仿真获得的应变波传播规律与试验吻合良好,验证了该模型的有效性。试验与仿真结果表明:单螺栓连接结构冲击过程分为初始加载与滑移、接头双峰强加载、卸载三个阶段;冲击速度越大,冲击力峰值显著增加;增大螺栓装配间隙或适当提高预紧力均可增强螺栓连接结构的抗冲击剪切能力,而过大的预紧力则会使抗冲击剪切能力下降;螺栓的失效模式为剪切压溃失效。

关键词：航空发动机冲击载荷螺栓连接结构损伤机理 SHPB试验

航空发动机螺栓连接结构薄层单元静力学非线性模型修正

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航空动力学报 2023年第6期38卷 1480-1488页

作者：刘玉赵迪文艾延廷付鹏哲刘仕运沈阳航空航天大学、辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110066

针对于航空发动机机匣带有止口的螺栓连接结构的非线性刚度特征提出一种新的非线性模拟方法以及模型修正方法。首先提出了一种非线性薄层单元方法对螺栓连接结构的非线性刚度特征进行模拟,并对模拟结果进行评估;然后,提出一种新的双加... 详细信息

针对于航空发动机机匣带有止口的螺栓连接结构的非线性刚度特征提出一种新的非线性模拟方法以及模型修正方法。首先提出了一种非线性薄层单元方法对螺栓连接结构的非线性刚度特征进行模拟,并对模拟结果进行评估;然后,提出一种新的双加权响应面修正方法;最后,使用该修正方法对螺栓连接结构静力学非线性模型修正:结果表明:本文建立的非线性薄层单元简化模型可以预测实际螺栓连接结构考虑止口接触面粗糙度的非线性刚度特征;提出双加权响应面修正方法修正前后的刚度误差维持在3.5%以内,验证了建模以及修正方法的可行性。

关键词：螺栓连接结构有限元建模非线性刚度模拟非线性模型修正刚度测试

基于Global/Local法的螺栓连接结构静强度渐进破坏

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南京航空航天大学学报 2010年第3期42卷 318-321页

作者：江金锋张颖孙秦西北工业大学航空学院西安710072 中航工业第一飞机设计院西安710089

为了研究螺栓连接结构静强度渐进破坏特点,应用Global/Local有限元分析技术,分两级建立了螺栓连接结构有限元模型,并对其进行了带EWK断裂子程序的材料/几何非线性有限元分析。结果表明:螺栓连接结构的断裂部位位于螺栓孔边缘,当加载到... 详细信息

为了研究螺栓连接结构静强度渐进破坏特点,应用Global/Local有限元分析技术,分两级建立了螺栓连接结构有限元模型,并对其进行了带EWK断裂子程序的材料/几何非线性有限元分析。结果表明:螺栓连接结构的断裂部位位于螺栓孔边缘,当加载到最大载荷的42%时开始出现破坏单元,在加载到最大载荷的48%之前裂纹扩展是一个稳态的过程,之后便迅速扩展直至整体结构失效。Global/Local分析技术提高了整个过程的分析效率。

关键词： Global/Local分析 EWK断裂判据非线性有限元螺栓连接结构

基于贝叶斯推断的卫星螺栓连接结构动力学参数识别

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大连理工大学学报 2023年第3期63卷 221-230页

作者：路森浩顾乃建武文华大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315000

在卫星等航天器结构运行过程中,螺栓连接结构会导致卫星刚度损失和能量耗散.对于某卫星螺栓连接结构开展了含能量耗散与滞回效应的动力学参数识别分析方法研究.首先针对螺栓连接结构的力学特征给出了含动力学耗散的Bouc-Wen(B-W)模型,... 详细信息

在卫星等航天器结构运行过程中,螺栓连接结构会导致卫星刚度损失和能量耗散.对于某卫星螺栓连接结构开展了含能量耗散与滞回效应的动力学参数识别分析方法研究.首先针对螺栓连接结构的力学特征给出了含动力学耗散的Bouc-Wen(B-W)模型,并推导其在不同荷载下的方程新式.进而分别构建了力锤激励冲击加载和激振器周期加载试验系统,基于贝叶斯推断模型开展了螺栓连接结构动力学参数反演识别研究,给出表征Bouc-Wen模型的螺栓连接结构动力学参数及其在周期荷载下的滞回曲线.最后,基于Bouc-Wen模型计算了不同荷载下卫星螺栓连接结构的加速度.通过计算方程新式计算数据与实测数据之间的均方误差对比两种方法的拟合程度,结果表明两者的均方误差较小,所提方法在解决卫星螺栓连接结构动力学参数识别方面具有可行性和准确性.

关键词：螺栓连接结构 Bouc-Wen模型贝叶斯推断模型非线性滞回

剪切激励下润滑脂对螺栓连接结构松动行为的影响研究

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表面技术 2020年第11期49卷 198-203,211页

作者：吴向阳张志毅田仁勇李亚南周俊波刘建华朱旻昊中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 成都理工大学核技术与自动化工程学院成都610059

目的为了提高螺栓连接结构的可靠性,分析剪切激励下螺栓连接结构松动失效机理,并研究润滑脂对螺栓连接松动行为的影响。方法基于自主设计的试验装置,开展了剪切激励下螺栓连接结构的松动试验,分析了两种润滑脂(MoS2润滑脂和锂基润滑脂)... 详细信息

目的为了提高螺栓连接结构的可靠性,分析剪切激励下螺栓连接结构松动失效机理,并研究润滑脂对螺栓连接松动行为的影响。方法基于自主设计的试验装置,开展了剪切激励下螺栓连接结构的松动试验,分析了两种润滑脂(MoS2润滑脂和锂基润滑脂)对螺栓连接结构松动行为的影响,试验结束后使用扫描电子显微镜分析螺纹表面的损伤情况。结果在相同预紧力条件下,使用润滑脂的螺栓连接结构初始预紧力矩可降低30%~40%。螺栓连接结构所承受的剪切载荷存在门槛值,即当剪切载荷低于门槛值时,连接结构不会完全松动。在螺栓前三圈接触螺纹表面添加润滑脂(局部润滑),门槛值降低;在螺栓全部接触螺纹表面均添加润滑脂(完全润滑),门槛值进一步降低。当承受载荷幅值低于门槛值时,局部润滑有利于防松,螺栓连接结构的松动程度可降低20%以上。结论螺纹接触界面的微观滑移和微动磨损是螺栓连接结构松动的主要原因,在螺纹接触界面添加润滑脂可有效减缓螺纹表面的微动磨损。

关键词：剪切激励螺栓连接结构松动行为润滑脂微动磨损

螺栓连接结构的松动机理及温度对松动的影响研究

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螺栓连接结构的松动机理及温度对松动的影响研究

作者：周玺湘潭大学

学位级别：硕士

对于连接结构来说,螺栓连接的松动失效是最为普遍的失效方式之一。在工程实际中,螺栓松动失效相对于疲劳断裂往往发生时间更早,伴随着这个过程的是螺栓预紧力逐渐变小。在早期阶段,螺栓连接结构中螺栓和螺母出现细微滑动,对于整体结构... 详细信息

对于连接结构来说,螺栓连接的松动失效是最为普遍的失效方式之一。在工程实际中,螺栓松动失效相对于疲劳断裂往往发生时间更早,伴随着这个过程的是螺栓预紧力逐渐变小。在早期阶段,螺栓连接结构中螺栓和螺母出现细微滑动,对于整体结构体系工作性能的降低并不显著。然而,随着工作时间的增长,螺栓张紧力会进一步下降,由此而导致一系列问题,如密封性变差,甚至造成疲劳断裂。因此,对螺栓连接结构松动现象的内在原因进行分析,可为防止螺栓连接结构松动提供理论依据和技术支持。本文通过建立有限元模型,考察横向位移激励作用下螺栓连接结构的松动情况,并进行试验验证,分析温度对螺栓连接结构松动的影响规律。主要研究内容为:（1）综述螺栓连接的研究现状,介绍实际工程中螺栓连接防松动的方法及相应的原理;给出螺栓连接的力学理论基础,分析螺纹扭矩、螺纹牙变形以及螺纹牙轴向力分布的计算过程,研究螺纹承载力分布情况。（2）基于螺纹几何形状的数学函数表达式,建立三维螺栓连接结构的有限元模型,对横向简谐载荷作用下螺栓松动情况进行数值仿真,考察振动幅值、初始预紧力、摩擦系数、振动频率等因素对螺栓松动的影响。结果表明增大初始预紧力,对松动有较好抑制效果;摩擦系数越大或减少振幅,也有利于防止松动;而改变振动频率对预紧力下降无明显影响。（3）对螺栓连接结构进行试验研究,考察螺栓连接结构在循环横向位移条件下预紧力的衰减情况以及预紧力、振幅、拆卸次数等因素对连接结构松动的影响规律,对比试验结果与有限元计算结果,验证有限元计算结果的有效性。（4）研究温度变化引起轴向热膨胀对螺栓连接松动的影响,考察螺栓连接在温度变化下预紧力的变化规律;发现松动对在不同热膨胀系数下产生的影响较为敏感,初始预紧力较高时,随温度变化下降明显;且温度幅值越高,预紧力减少速度越快。建立由温度变化使得径向膨胀引起螺纹松动的数学模型,应用该数学模型,对螺栓连接接触面进行受力分析,计算随温度升高下降时的摩擦力矩,考察循环温度下预紧力的变化;考察摩擦系数、温度峰值、初始张紧力等因素对螺栓松动的影响。结果表明螺栓连接是否出现松动,主要在于螺纹面摩擦力矩与松退力矩关系;摩擦系数增加,温度越不容易引起松动;温度幅值越高,预紧力下降速度越快;提高初始预紧力,预紧力下降程度衰减。

关键词：螺栓连接结构松动机理预紧力有限元温度

基于Bayes FFT的螺栓连接结构模型更新方法

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应用数学和力学 2020年第8期41卷 866-876页

作者：张勇赵岩欧阳华江大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系辽宁大连116023 利物浦大学工程学院利物浦L693BX英国

提出了一种基于Bayes FFT的螺栓连接结构模型更新方法.该方法中,通过弹簧和薄层单元模拟螺栓连接,借助子结构技术建立了组合结构动力学方程.进一步地,在Bayes理论框架下,由测试时域信号FFT变换系数的统计特征构造模型更新了参数的后验... 详细信息

提出了一种基于Bayes FFT的螺栓连接结构模型更新方法.该方法中,通过弹簧和薄层单元模拟螺栓连接,借助子结构技术建立了组合结构动力学方程.进一步地,在Bayes理论框架下,由测试时域信号FFT变换系数的统计特征构造模型更新了参数的后验概率密度函数,以其负对数似然函数极值为优化目标进行参数更新,采用最大后验估计得到最优估计值,并通过后验概率分布渐近于Gauss分布的性质进行参数的不确定性量化.在数值算例中,考虑随机载荷作用下组合悬臂梁结构的模型更新问题,针对两种不同连接模型化方式给出了更新参数的不确定量化,并通过测量功率谱和修正功率谱对比,验证了所提出方法的正确性和有效性.

关键词：螺栓连接结构模型更新 Bayes FFT方法不确定量化