考慮結(jié)合面接觸的螺栓連接剛度研究.pdf

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)中大量存在的結(jié)合面破壞了機(jī)械結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，使系統(tǒng)表現(xiàn)出復(fù)雜的力學(xué)特性，很大程度地影響著機(jī)床整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)性能。螺栓結(jié)合部是機(jī)床的結(jié)構(gòu)件之間固定連接的主要形式之一，螺栓連接剛度的準(zhǔn)確計(jì)算是機(jī)床整機(jī)剛度分析和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。螺栓結(jié)合部中存在的結(jié)合面，給螺栓結(jié)合部帶來(lái)了非線性特性和大量剛度損失。然而現(xiàn)有螺栓連接剛度的計(jì)算模型，僅考慮了零件及結(jié)構(gòu)自身的剛度，而往往忽略了螺栓連接中結(jié)合面接觸剛度的存在，這制約了螺栓連接剛度計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。因

2、此，建立考慮結(jié)合面接觸剛度影響的螺栓連接剛度模型，并將其應(yīng)用到工程實(shí)際中，無(wú)疑具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文做的研究工作如下:
　　(1)提出一種基于有限元分析的結(jié)合面法向接觸剛度多尺度預(yù)估方法。在測(cè)量?jī)x器獲取實(shí)際結(jié)合面形貌數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用小波分解和功率譜密度分析技術(shù)獲取真實(shí)形貌特征。用ANSYS的APDL命令流直接建立粗糙表面的有限元接觸模型，進(jìn)行微觀和宏觀兩種尺度的有限元彈塑性接觸分析，通過(guò)宏、微觀結(jié)合獲取包含實(shí)際表面完整形

3、貌信息的結(jié)合面法向接觸剛度，并分析相關(guān)因素對(duì)結(jié)合面法向接觸剛度的影響。
　　(2)設(shè)計(jì)Q235材料的磨削結(jié)合面接觸剛度實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證提出的接觸剛度預(yù)估方法的有效性。
　　(3)分別推導(dǎo)螺栓結(jié)合部中零件的自身剛度、結(jié)合面的接觸剛度計(jì)算公式，建立單個(gè)螺栓連接的剛度模型。研究結(jié)果表明:引入結(jié)合面接觸剛度后，螺栓連接剛度不再是常數(shù)，而是隨著載荷非線性地變化;在推薦預(yù)緊力作用下，考慮結(jié)合面的螺栓連接剛度比僅考慮零件自身剛度時(shí)減小約8％～2