高鎖螺栓干涉安裝及其對螺接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響.pdf

1、飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞破壞有85％發(fā)生在鉚接和螺接等機(jī)械連接部位，干涉配合（過盈）是有效提高飛機(jī)機(jī)械連接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的工藝措施。飛機(jī)裝配中，對于如何科學(xué)恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行高鎖螺栓干涉安裝，尚缺乏理論指導(dǎo)。本文借助理論分析、有限元模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證的手段，對高鎖螺栓干涉連接問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，分析并揭示干涉安裝工藝參數(shù)對凸瘤、殘余應(yīng)力和螺接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　第一章論述了干涉強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用概況，詳細(xì)分析了干涉配合安裝和螺栓連接結(jié)構(gòu)承載力學(xué)性能的研究

2、現(xiàn)狀，指出了螺栓干涉連接研究的不足，進(jìn)而給出了本文的主要研究內(nèi)容和總體框架。
　　第二章將螺栓視為彈性體，進(jìn)行干涉配合理論分析。借助彈塑性力學(xué)中厚壁筒理論，在彈性范圍內(nèi)，推導(dǎo)了板件孔壁接觸應(yīng)力及最大彈性干涉量公式;在彈塑性范圍內(nèi)，建立了塑性區(qū)尺寸和干涉量的關(guān)系式。另外，建立了單板干涉安裝有限元模型，通過實(shí)例，將理論解和有限元結(jié)果進(jìn)行了對比分析，相對誤差在可接受范圍內(nèi)。
　　第三章建立了高鎖螺栓干涉安裝的二維軸對稱有限元模型，

3、對一定干涉量范圍內(nèi)的螺栓靜態(tài)壓入過程進(jìn)行了模擬和試驗(yàn)研究，通過對比壓入力和凸瘤等，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。分析并獲得了安裝后應(yīng)力分布和孔變形（孔壁彎曲和凸瘤）隨干涉量的變化規(guī)律。通過應(yīng)力分析，揭示了試驗(yàn)件孔周壓痕以及出口凸瘤處裂紋現(xiàn)象的科學(xué)實(shí)質(zhì)。針對M8高鎖螺栓在鋁合金疊層結(jié)構(gòu)上的安裝問題，綜合分析應(yīng)力分布和孔出口凸瘤尺寸，給出了干涉量應(yīng)控制在2％以內(nèi)的應(yīng)用原則。
　　第四章研究了干涉安裝工藝參數(shù)對凸瘤和壓入力的影響。運(yùn)用滑移線

4、場理論對凸瘤的產(chǎn)生進(jìn)行了定性分析;通過有限元方法模擬了高鎖螺栓干涉安裝中凸瘤的形成過程。分析了干涉量、摩擦系數(shù)、頂鐵中孔直徑、孔出口倒角、預(yù)壓緊力等工藝參數(shù)對凸瘤的影響，獲得了減小凸瘤的最佳工藝參數(shù)取值。另外，研究并揭示了干涉量、板件厚度、螺栓導(dǎo)入部幾何形狀、摩擦條件等工藝因素對壓入力的影響規(guī)律。
　　第五章研究了干涉量對安裝殘余應(yīng)力的影響。假設(shè)應(yīng)力分布均勻、無應(yīng)力集中時(shí)干涉量為最佳，分析了高鎖螺栓干涉安裝后的疊層板孔壁和底面孔周

5、殘余應(yīng)力變化，獲得干涉安裝最佳干涉量。另外，研究了干涉螺栓壓入后孔壁和疊層結(jié)合面孔周環(huán)向（切向)殘余應(yīng)力分布，揭示了環(huán)向應(yīng)力隨干涉量的變化規(guī)律。
　　第六章為了更加直觀地分析干涉安裝對螺接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，建立了三維有限元模型，對螺栓干涉安裝和結(jié)構(gòu)承載過程進(jìn)行了連續(xù)模擬。設(shè)計(jì)制作了單剪疊層連接試驗(yàn)件，進(jìn)行了高鎖螺栓干涉配合壓入、螺母擰緊、結(jié)構(gòu)有限次循環(huán)拉伸試驗(yàn);通過對比壓入力和拉伸階段應(yīng)變等，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。以干涉量為