螺栓固定结合面的仿真分析及试验研究开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

机械设计中,为了满足一定的要求,通常是由各种零件按照不同的顺序组合而成的,而这些零件相互接触的表面被称为“机械结合面”。由于结合面的大量存在,对因而具有复杂性,对整个机械系统的运行性能会产生较大的影响,因此对结合面的研究就显得尤为重要。而螺纹连接面是一种重要的固定结合面。螺栓联接作为螺纹联接的典型方式,常常用来承担两构件间的轴向力、倾覆力矩和扭转力矩。石油机械、矿山机械和风力发电组等低速重载设备的扭矩由原动机构通过法兰盘传递给中间传动部件。原动件由于结构形式的原因通常又被称为主动轴,主动轴与法兰盘联接形成的结合面受力情况属于接触问题中的共性面接触问题。螺栓联[1]接分为普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接,其中普通螺栓联接被连接件无需切制螺纹,结构简单、装拆方便、应用广泛,通常用于被连接件不太厚和便于加工通孔的场合;铰制孔用螺栓联接孔与螺栓杆之间没有间隙,采用基孔制过渡配合,用螺栓杆承受横向载荷或固定被连接件的互相位置。由于螺栓固定结合面具一定的预载 , 并且呈现出一定的非线性, 因此对这一结构的研究具有一定的难度。因此需要通过建立螺栓的宏观数学模型[2],实现螺栓固定结合面系统的动静态分析建模的统一性、简单性和实用性。通过有限元分析方法建立螺栓模拟方法,可以弥补传统解析方法的缺陷,使螺栓计算过程更加方便和精确。


前苏联是最早对结合面进行研究的。因为受到实验条件和理论基础的限制,主要的研究范围是实验测定紧固结合面和滑动导轨的静态特性。相对于结合面动态特性的研究, 静态特性研究比较早。上世纪六十年代,滑动导轨的动静态特性已经被研究。相对于结合面的静态特性的研究,动态特性研究远远要复杂。从70年代初,学者们就开始对其进行研究,并总结出了一些规律。而在微观建模方面,j. a.greenwood等人提出了最经典的g-w 接触模型,但不能具体的表达初结合面间的微观接触。后来d. j. whitehouse对g-w模型就行了完善,提出了w-a模型,该模型在结合面间引用了相关系数。majumdar在前人的基础上提出了另一种-mb模型。近年来lin l. p对结合面间的各个微凸体在接触过程中的弹塑性做出了更为精确的模型。yuya omiya[3],amashiro fujii,ryo ochiai,koshi lshimoto,akihiro ueda[4]找到了有效地表面轮廓来改变润滑性能,从而即改善了金属表面强度又可以得到表面润滑性。laszlo molnar,karoly varadi,janos holuban, andor[5]等人针对螺栓接头,提出当螺栓之间的载荷分布合理地依赖于螺栓节点中各参与单元在螺栓节点几何形状上的弹性变形时,多螺栓节点的解析模型尤其不确定。这给我们建立结合面模型提供了宝贵经验。a.zaki ,s.a.nassar,s.kruk,m.shillor[6]等人

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

主要完成螺栓固定结合面的仿真模型的发展现状及应用调研、螺栓固定结合面的结构和建模方法分析、选择一种建模方法建立螺栓固定结合面的仿真模型、利用ansys软件进行螺栓固定结合面的自由模态分析、进行螺栓固定结合面的模态试验、对比仿真结果与试验结果验证建模方法的优越性等。

2.2研究目标

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3. 研究计划与安排

(1)英文翻译、文献阅读报告及开题报告; (第1周—第3周)

(2)查找并阅读文献,总结归纳国内外螺栓固定结合面模型的发展现状及应用,针对螺栓固定结合面,详细分析其结构及建模方法; (第4周—第5周)

(3)学习建模软件和模态分析软件 (第6周—第8周)

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]曾攀.有限元分析及应用[m]. 北京:清华大学出版社,2006;57-74

[2]于亮.栓接固定结合面建模与动态特性研究.哈尔冰理工大学,2016;3-4

[3]赵米鹊. 螺栓固定结合面建模方法及其动态特性研究. 东北大学机械工程与自动化学院,2013;1-3

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