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基于ANSYS研究螺栓松动的影响

1年前浏览3814
为了研究螺栓松动承载后对螺栓本体的影响,本文采用如下计算模型,如图1所示。

图1 螺栓连接结构计算模型

计算工况如下:

(1)各结合面的摩擦系数为0.05

(2)螺栓的标准预紧力为5000N,螺栓松动,通过降低螺栓预紧力进行表征;

(3)连接件的承受载荷为在顶面施加垂直拉力8000N。

计算结果如下:

1号螺栓和2号螺栓的预紧力都为5000N,承受8000N外载作用下的螺栓载荷如下:

1号螺栓的预紧力为4000N,2号螺栓的预紧力为5000N,承受8000N外载作用下的螺栓载荷如下:

1号螺栓的预紧力为3000N,2号螺栓的预紧力为5000N,承受8000N外载作用下的螺栓载荷如下:

由以上计算结果可以得到以下结论:

(1)如果连接件承受的轴向载荷是恒定的,则松动螺栓的承受工作轴向载荷,随着松动程度的增加,而减少,即预紧力越小的螺栓,在后期承受的工作载荷越小,有利于静态工况的安全性;

(2)如果连接件的轴向载荷是周期变化的,例如轴向载荷从0-8000N变化,则松动的螺栓的轴向工作载荷变化幅度,规律如下:

1)预紧力为4000N时,1号螺栓的工作轴向载荷变化范围:1370N,2号螺栓的工作轴向载荷变化范围:1083N;
2)预紧力为3000N时,1号螺栓的工作轴向载荷变化范围:1800N,2号螺栓的工作轴向载荷变化范围:1161N;
由此可知,松动的螺栓,载荷的变化范围大,则导致其应力变化范围大,因此其疲劳寿命会降低,实际工程中,螺栓连接件的主要工作环境都是振动环境,因此必须保证其合理的螺栓预紧力,否则会减少其疲劳寿命,导致断裂失效。

来源:ANSYS空间
振动疲劳断裂螺栓ANSYS
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首次发布时间:2023-03-02
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张老师
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