[發(fā)明專利]一種螺紋連接臨界橫向載荷精確計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010319928.1
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111553066B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫清超;林清源;趙勇;張先連;孫偉
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/15;G06F119/14
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于螺栓連接結(jié)構(gòu)性能評價技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種螺紋連接臨界橫向載荷精確計(jì)算方法，通過計(jì)算螺栓所受端面扭矩、螺紋扭矩以及螺距扭矩的數(shù)值大小，建立螺栓所受載荷與其回轉(zhuǎn)角加速度之間的關(guān)系，計(jì)算得出臨界橫向載荷在粗大區(qū)間上的變化狀況，進(jìn)而通過函數(shù)擬合，獲得臨界橫向載荷的精確數(shù)值，對螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能做出評價，為螺栓連接防松設(shè)計(jì)提供參考。本發(fā)明提供的臨界橫向載荷精確計(jì)算方法可以通過較小的計(jì)算成本獲得精度較高的臨界橫向載荷數(shù)值，對螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能進(jìn)行定量評價。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于螺栓連接結(jié)構(gòu)性能評價技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種螺紋連接臨界橫向載荷精確計(jì)算方法。

背景技術(shù)

復(fù)雜設(shè)備往往由大量零部件裝配而成，螺栓連接結(jié)構(gòu)緊湊、裝配簡單、易于拆卸，是應(yīng)用最為廣泛的裝配方式。初始裝配階段結(jié)束之后，螺栓受到端面扭矩、螺紋扭矩以及螺距扭矩三個扭矩分量，其中，螺距扭矩會導(dǎo)致螺栓向著松開的方向回轉(zhuǎn)，造成螺栓松動，引起預(yù)緊力損失，最終引起失效，端面扭矩和螺紋扭矩則會抵抗螺距扭矩所造成的回轉(zhuǎn)松動趨勢。

理想狀況下，端面扭矩與螺紋扭矩之和與螺距扭矩相等，三個力矩保持平衡，螺栓保持穩(wěn)定。當(dāng)螺栓承受比較惡劣的載荷之時，端面扭矩和螺紋扭矩會發(fā)生變化，若兩者之和減小到不足以抵抗螺距扭矩，那么螺栓會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)加速度，進(jìn)一步累積為回轉(zhuǎn)角速度、回轉(zhuǎn)角度，螺栓松動問題隨即發(fā)生。

橫向載荷，是最容易引起螺栓連接松動的載荷形式。臨界橫向載荷，指的是對于一個確定的螺栓連接系統(tǒng)，在確定的初始預(yù)緊力之下，螺栓不發(fā)生松動所能承受的橫向載荷最大值。臨界橫向載荷是評價螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能的重要指標(biāo)。然而，目前尚未出現(xiàn)基于臨界橫向載荷精確計(jì)算的螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能評價模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于臨界橫向載荷精確計(jì)算的螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能定量評價模型。評價模型通過精確計(jì)算臨界橫向載荷數(shù)值，對不同的螺栓連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行防松性能評價，同時，對螺栓連接的防松設(shè)計(jì)提供參考。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種螺紋連接臨界橫向載荷精確計(jì)算方法，通過計(jì)算螺栓所受端面扭矩、螺紋扭矩以及螺距扭矩的數(shù)值大小，建立螺栓所受載荷與其回轉(zhuǎn)角加速度之間的關(guān)系，計(jì)算得出臨界橫向載荷在粗大區(qū)間上的變化狀況，進(jìn)而通過函數(shù)擬合，獲得臨界橫向載荷的精確數(shù)值，對螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能做出評價，為螺栓連接防松設(shè)計(jì)提供參考；

步驟如下：

步驟a)設(shè)置橫向載荷粗大區(qū)間，并對區(qū)間進(jìn)行離散；

步驟b)計(jì)算每一個離散點(diǎn)上的橫向載荷、角加速度數(shù)值；

步驟c)通過指數(shù)函數(shù)對上述離散點(diǎn)進(jìn)行擬合，得到橫向載荷-角加速度函數(shù)；

步驟d)對擬合所得函數(shù)求導(dǎo)，得到其導(dǎo)函數(shù)；

步驟e)計(jì)算導(dǎo)函數(shù)的反函數(shù)；

步驟f)通過一組臨界橫向載荷精確值，獲得目標(biāo)斜率ω″_e的數(shù)值；

步驟g)將ω″_e作為常量，對臨界橫向載荷進(jìn)行計(jì)算。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的臨界橫向載荷精確計(jì)算方法可以通過較小的計(jì)算成本獲得精度較高的臨界橫向載荷數(shù)值，對螺栓連接結(jié)構(gòu)防松性能進(jìn)行定量評價。

附圖說明

圖1為粗大區(qū)間上的橫向載荷-角加速度典型計(jì)算結(jié)果。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種螺紋連接臨界橫向載荷精確計(jì)算方法，步驟如下：