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基于VDI-2230标准的汽车高强度螺栓研究分析平台开发
| 论文题名： | 基于VDI-2230标准的汽车高强度螺栓研究分析平台开发 |
| 关键词： | 汽车螺栓;校核平台;软件开发;功能模块 |
| 摘要： | 近年来，随着航空、汽车、船舶等行业的快速发展，各行业对螺栓安全性能提出了更高的要求，因此对螺栓进行相应的安全性分析有着重要的现实意义。目前，螺栓的强度疲劳安全分析是以德国工程师协会发布的VDI-2230为主的工程算法。但是由于该工程算法的复杂性，人为的去计算和校核螺栓的强度疲劳，将会耗费大量的时间和人力。再加上 VDI-2230 理论未对高温蠕变下螺栓预紧力的损失做出相应的研究，即采用该理论来对高温下螺栓进行相应的校核和研究具有一定的局限性。为解决上述问题，本文将 VDI-2230 理论与螺栓蠕变理论相结合，通过开发一个螺栓校核平台，完成螺栓有限元参数化建模、螺栓仿真数据自动提取、螺栓自动校核以及自动生成螺栓校核报告的整体流程一体化。本论文的主要工作如下： (1) 对 VDI-2230 工程算法进行理论研究，将底盘的下前控制臂与减震器支座之间的连接螺栓作为研究对象，从而获得螺栓各项安全因子的校核算法以及校核过程中所需的螺栓相关参数，为后续有限元仿真数据的提取提供相应的理论依据。 (2) 对高温蠕变下螺栓预紧力衰减进行研究，将发动机缸体与缸盖之间的连接螺栓作为研究对象，结合蠕变理论并采用有限元分析方法研究了螺栓在高温蠕变与热膨胀下预紧力随时间的变化曲线，同时明确如何在 Abaqus 中提取高温蠕变下螺栓预紧力的变化曲线，为后续二次开发做准备。 (3) 对HyperMesh进行二次开发，编写Tcl/Tk脚本来完成螺栓网格参数化建模与材料属性的赋予。同时利用Python编写Abaqus脚本来提取螺栓校核过程中所需的载荷数据与高温蠕变下螺栓预紧力的变化曲线。 (4) 利用Python语言来对螺栓校核平台进行开发，将Tcl/Tk脚本与Abaqus脚本融入校核平台之中，从而完成平台与 HyperMesh、Abaqus 之间的交互。同时将VDI-2230理论集成于校核平台之中，最终完成螺栓有限元建模、螺栓仿真数据自动提取、螺栓自动校核以及自动生成螺栓校核报告的整体流程一体化。 (5) 利用螺栓校核平台来分别对底盘螺栓、悬置螺栓与发动机螺栓进行参数化建模、有限元计算结果自动提取、自动基于 VDI-2230 理论来对螺栓进行安全因子的校核以及自动生成螺栓校核报告。最终完成螺栓校核平台可行性的验证。 |
| 作者： | 陈港 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 雷刚;马媛媛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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