螺栓聯接對發(fā)動機機匣拉伸剛度的影響研究.pdf

1、航空發(fā)動機各段機匣之間主要通過螺栓來相互聯接，螺栓聯接結構的力學特性對整個飛機的優(yōu)化設計至關重要。螺栓聯接面的多重非線性導致結構剛度的不連續(xù)和非線性，使機匣結構動力學問題變?yōu)檠芯康谋∪醐h(huán)節(jié)。預緊力、載荷、振動、松弛、疲勞及螺栓自身結構等都會影響發(fā)動機的性能與可靠性。一般采用理論、有限元和試驗的方法來揭示螺栓聯接結構在力學環(huán)境下，接合面上接觸壓力、摩擦狀態(tài)及載荷傳遞的變化情況。為聯接結構可能出現的分離、密封失效、磨損等提供損傷識別和健康監(jiān)

2、測依據。
　　本文借助ANSYS軟件，對某機匣的縱向安裝邊的螺栓聯接結構進行有限元建模。將有限元模型進行不同方式的處理，比較固有頻率的計算與試驗誤差值，最終采用摩擦接觸設置的模型進行本文的數值模擬，即通過預緊力單元和接觸對的創(chuàng)建來模擬實際的接觸。研究了結構在預緊力作用下各幾何參數對螺栓拉伸剛度的影響。借助能量理論定性研究了螺栓拉伸剛度隨預緊力和軸向載荷的變化。為了研究預緊力和外載荷對螺栓聯接結構動力特性的影響，采用錘擊法完成試驗模

3、態(tài)分析，獲取結構的固有頻率、阻尼比、振型以及頻響函數。由于試件的加工誤差和試驗時夾持條件的限制，計算與試驗測得的頻率誤差很大，采用參數型修正方法對有限元模型進行幾何尺寸和邊界條件的修正，修正后誤差均小于5％，滿足精度要求。為了定量的研究預緊力和軸向載荷共同作用對螺栓拉伸剛度的影響，根據結構的受力特性提出等效模型，給出拉伸剛度求解公式。對平面應變問題的單螺栓結構和多螺栓聯接結構，數值模擬結果和剛度公式求得的解析解吻合的很好，說明該等效模型