影响螺纹副轴向力分布均匀性的关键因素分析-Journalof.PDF

第３８卷第８期 东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Ｖｏｌ.３８ꎬＮｏ.８ ２０１７年 ８ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ) Ａｕｇ. ２０ １７ 　 ｄｏｉ:１０.１２０６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－３０２６.２０１７.０８.０１７ 影响螺纹副轴向力分布均匀性的关键因素分析 陈　 岩ꎬ芦　 旭ꎬ江　 鹏ꎬ关振群 (大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室ꎬ辽宁 大连　 １１６０２４) 摘　 　 　 要: 通过对螺纹连接结构承载分布问题的理论分析与数值模拟ꎬ探索影响螺纹副轴向力分布均匀性 的关键因素.首先对螺纹副轴向承载分布进行理论分析ꎬ提出依据螺纹副截面上单位长度荷载Ｆ与螺纹牙相 对变形ｕ的关系曲线确定轴向力分布的解析方法.理论分析表明ꎬ当Ｆ－ｕ关系曲线呈屈服形状时ꎬ螺纹副轴 向承载力分布更加均匀.其次ꎬ对施必牢螺纹副进行分析ꎬ发现其Ｆ －ｕ关系曲线呈现出屈服特征ꎻ从牙型设 计、材料塑性和螺纹错动三方面进行分析ꎬ阐明施必牢螺纹副承载分布均匀性好的力学机制ꎻ最后ꎬ详细分析 了螺纹副径向尺寸系数、摩擦因数和材料特性等因素对螺纹上轴向力分布的影响规律. 关　 键　 词: 螺纹连接ꎻ承载分布ꎻ均匀性ꎻ施必牢螺纹ꎻ有限元分析 中图分类号: ＴＨ １２２　 　 　 文献标志码: Ａ　 　 　 文章编号: １００５－３０２６(２０１７)０８－１１４２－０６ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ Ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ Ａｘｉａｌ Ｌｏａｄ Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｏｌｔｅｄ Ｊｏｉｎｔ ＣＨＥＮ ＹａｎꎬＬＵＸｕꎬＪＩＡＮＧＰｅｎｇꎬＧＵＡＮ Ｚｈｅｎ￣ｑｕｎ (Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬＤａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＤａｌｉａｎ １１６０２４ꎬＣｈｉｎａ. Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ:ＣＨＥＮ ＹａｎꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｃｈｅｎｙａｎｌｉｘｕｅ＠１６３.ｃｏｍ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｂｏｌｔｅｄ ｊｏｉｎｔ ａｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ. Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｄｏｎｅ ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｂｏｌｔｅｄｊｏｉｎｔ. Ａｎ ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇｔｈｅａｘｉａｌ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ｌｅｎｇｔｈ Ｆ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ. Ｂｅｓｉｄｅｓꎬｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｓｍｏｒｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ Ｆ￣ｕ ｃｕｒｖｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｙｉｅｌｄ￣ｔｙｐｅ. Ｓｅｃｏｎｄｌｙꎬｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｓｐｉｒａｌｏｃｋ ｔｈｒｅａｄꎬｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ Ｆ￣ｕ ｃｕｒｖｅ ｉｓａｌｓｏ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ａｓ ｙｉｅｌｄ￣ｔｙｐｅ. Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｐｉｒａｌｏｃｋ ｔｈｒｅａｄ ｈａｖｉｎｇ ｂｅｔｔｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｉｓ ｃｌａｒｉｆｉｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｒｅｅ ａｓｐｅｃｔｓ:ｔｏｏｔｈ ｄｅｓｉ