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横向激励下螺栓特殊连接形式对其松动的影响研究
| 论文题名： | 横向激励下螺栓特殊连接形式对其松动的影响研究 |
| 关键词： | 非金属垫片;卡式螺母;螺栓连接;应力分布;有限元仿真 |
| 摘要： | 螺栓连接在机械、航空航天、土木工程等领域应用极为广泛，其看似渺小却事关重大。螺栓作为普遍应用的重要的连接件，其连接可靠性对整个结构的安全有着至关重要的作用，尤其在振动的条件下，松动是导致螺栓失效的最主要的原因之一。而随着科学的发展，时代的进步，螺栓连接形式及被连接件也呈现出多样化的趋势，而对经典螺栓连接松动的研究无法完全解释新出现的问题。因此，本文结合工程实际，探究了现实存在的3种螺栓特殊连接形式，结合试验数据及现象分析得到了一些非常具有指导意义的结论。文章主要研究内容及结论如下: (1)详细介绍了螺纹及螺栓相关理论的发展过程，从理论层面对螺栓的紧固及松动原理进行了阐述，并对螺栓的紧固方法及防松措施进行了说明。借助有限元仿真方法，对螺栓的张紧状态进行了分析，得到螺栓张紧时真实的应力分布情况，发现螺栓按照计算预紧力张紧后，其前3圈工作螺纹承受了绝大部分荷载，导致其应力较大。 (2)由于试验数量庞大，试验条件繁杂，试验变量多，因此研制了适用于横向激励的可拆换式的工装夹具，方便了试验过程中变量的变换，对试验进行的加速及成本的降低起到了重要的作用。 (3)在非金属垫片厚度及硬度对螺栓松动的影响研究试验中发现，较厚的非金属垫片相对于较薄的垫片能够提高螺栓连接的松动寿命;在较厚非金属垫片硬度试验中发现，硬度较大的垫片对螺栓连接松动寿命提高的贡献度更大;在较薄非金属垫片硬度试验中发现，由于软垫片在预紧力的作用下易被压实而在振动载荷下发生破损，因此建议选用强度更大的硬而结实的垫片。 (4)在卡式螺母最佳拧紧力矩的探究试验中发现，应以符合扭矩规范的螺栓拧紧计算力矩进行紧固，由于卡式螺母的弹簧卡片强度有限，过大的力矩会导致螺母歪斜，而过小的力矩则可能无法正常拧紧螺栓，导致螺栓连接迅速松动。 (5)在被连接件表面涂层形式对螺栓松动的影响研究试验中发现，单层环氧底漆不耐磨，在振动环境下极易被磨掉甚至使金属部件裸露，对部件的防腐蚀极为不利，环氧底漆+2层聚氨酯面漆的涂层较厚且漆层接合界面较多，导致整个涂层在振动环境下稳定性较低，不利于螺栓连接的预紧力的保持，而环氧底漆+聚氨酯面漆的涂层组合既能保护底漆不被磨掉又不至于太厚，在试验中的效果最好。 |
| 作者： | 王长科 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 阳光武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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