基于ANSYS的三维螺栓联接静强度分析

应用有限元软件ANSYS workbench,建立螺栓联接三维有限元模型,采用对比的方法对某扶梯驱动机座连接螺栓进行了失效分析。该分体式螺栓在螺杆旋入T形头方向上的第一圈旋合螺纹牙根存在较大的应力,是整个联接的薄弱环节。有限元分析定量证实了不合理的螺栓分体式结构设计、螺纹联接旋合长度不足以及安装过程中预紧力控制不当造成了螺纹压溃拔出螺栓头,是螺栓的主要失效形式,与

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基于 A S的三维螺栓联接静强度分析 N YS 王红志，周保君，刘铁 (深圳大学机电与控制工程学院，广东深圳 5 8 6 ) 10 0

摘要：应用有限元软件 A S S ok ec,建立螺栓联接i维有限元模型，采用对比的方法对某扶梯驱动机座连接螺栓进行了 N Y rbn h w 失效分析。该分体式螺栓在螺杆旋入 T形头方向上的第一圈旋合螺纹牙根存在较大的应力，是整个联接的薄弱环节。有限元分

析定量证实了不合理的螺栓分体式结构设计、螺纹联接旋合长度不足以及安装过程中预紧力控制不当造成了螺纹压溃拔出螺栓头，是螺栓的主要失效形式，与破坏性试验相吻合。 关键词：有限元；螺栓联接；强度 中图分类号：T 2 T 3 1 H1 P 9 . 9文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9—9 9 0 2 1 4 2f 1) 0—0 3 2 16—0 5

St tcS r ng h a i t e t Anay i fThr eDi e ina l nn ci n s d l sso e m nso l Bo tCo e to Ba e o n AN S YS WA G H n—h,Z O a—u,LU Te N o g z i H U B o jn I i ( olg fMe h t nc n o t l n ie r g h n h nUnv ri C leeo c ar isa dC nr gn ei,S e z e iest o oE n y,S e z e 1 0 0,Chn ) h n h n5 8 6 ia Ab t a t Th D f t lme tmo e fteb h c n e t nb sd o sr c: e3 ni ee n d l o o n ci a e nANS sb i node oa ay et i r fb lsi xn n i e o h o YSwa ul i r rt n lz f l eo ot nf iga t he a u i e c ltrd ie nt s a a o rv u i.Th e i a t r r e ma n f c o s, t e tu t r o o t h a h sr cu e f b l e d, t e s r wi g ln t n h r t n i n f r e we e d s u s d h c e n e g h a d t e p ee so o c r i c s e r s

e tv l o a i g t e e e n e u t a h a r i g c n t n I ss o h tt e ma i m t s c ur n t e f s o t e p e i e yby c mp rn h l me t s ls tt e s me wo k n o di o . t h wn t a h x mu sr s o c so h i tto h r i i e r

ro ftra ce d b t e h ot e d a d te b h-n o to h e d s rwe ewe n te b l -h a n h o rd, whc a e h a g ro r s ig o h p i ( y b h wi h ih fc ste d n e fc u hn .F rtes lt ) o t te—b d h isalt nb h r ce n n t n tlai ys ot rwigl gh, teb l— o udbed a u fteb l— e db c u eo r a r s igwh nt ot r n o s e h otrd wo l rwno t h ot h a e a s fh e d c hn e b lwokso o t a he t e s v rc n iin o h r t n i n f r ewa o o t l d r a o a l h e e o d to r ep ee so o c sn t n r l e s n b y,wh c spr v d b e b l t n i e t t c oe i h wa o e yt o t e sl ts . h e Ke r s i iee e n t o y wo d:f t l me t n me h d; b l c n e t n; sr n t o t o n ci o te gh

O言前 在螺纹联接中，对于单个标准螺纹紧固件的选型设计以及规则布置且受力 ( )对称的螺栓矩

栓抗拉疲劳性能，李波等人对螺纹三维模型的有

限元分析进行了探索 。。这些研究为探索螺栓联接提供了很好的思路，但传统的设计方法需要大量的实验作为依据，并且很多规律都是概括性的总结，对于螺栓螺纹牙各部位应力、螺栓内部应力等情况分析较少。有限元技术的发展为定量分析螺纹内部应力提供了条件。在通常的有限元分析中，一 般采用的方法是将螺栓简化为轴对称，建立二维有

组设计，其选型和计算都有明确的规则，设计方法较为

成熟。但由于结构限制，对于某些场合所 选用的非标准螺纹紧固件的设计、或者对于受力 复杂且非对称分布的螺栓组中螺栓的设计，缺乏有效的计算规则。实际应用中，由于设计不合理导致连接失效而造成重大损失的事故屡有报道。

限元模型进行分析，即使是建立 j维模型也是忽略 了螺纹的细节部分，在一些特殊的分析隋况下，这

有限元技术的发展，使复杂结构的应力计算成为可能，其分析结果真实可靠，成为工程分析的重 要手段之一。

样会大大降低分析的精度[。本文基于 A S S 4 1 NY w rbnh okec模块，结合传统设计方法，通过 j维有限元分析方法研究了螺栓结构、旋合长度以及预紧力对螺栓强度的影响，并应用于工程实例分析中， 可对以后类似的设计、安装提供一定参考。

在螺栓联接方面，傅骏等人对螺栓的不同材质进行研究分析，归正等人对高强度螺栓使用中 的长度进行了研究，赵曼等人研究了如何提高螺 收稿日期：2 1 0 2—0 7—2 5

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