[发明专利]螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法、装置及相关设备

说明书

本发明提供了一种螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法、装置及相关设备，该匹配方法包括：获取常温下螺栓连接结构的装配预紧力和轴向许用应力；对所述螺栓连接结构进行热力耦合仿真分析，获取所述螺栓连接结构在超深冷工况下的轴向力；基于所述轴向力和所述装配预紧力，计算所述超深冷工况下所述装配预紧力的变化值；基于所述装配预紧力的变化值的绝对值和所述轴向许用应力，对所述装配预紧力进行匹配校正。该匹配方法基于热力耦合仿真为超深冷工况下异种金属连接螺栓由于热膨胀系数不同引起的预紧力增加或损失的问题提供解决方法，保证结构在超声冷工况下的可靠性。

技术领域

本发明涉及机械连接技术领域，更具体地说，涉及一种螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法、装置及相关设备。

背景技术

在超导磁体及低温压力容器领域中，在超深冷工况下异种金属连接件一般采用螺栓进行连接，但是由于连接材料和螺栓材料的热膨胀系数不同，导致螺栓预紧力会发生不同程度的变化，并且材料热变形存在差异，导致热应力的引入，从而增强或削弱螺栓连接的轴向力，最终导致结构存在失效的风险。

那么，如何为超深冷工况下异种金属连接螺栓由于热膨胀系数不同引起的预紧力增加或损失的问题提供解决方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法、装置及相关设备，技术方案如下：

一种螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法，所述匹配方法包括：

获取常温下螺栓连接结构的装配预紧力和轴向许用应力；

对所述螺栓连接结构进行热力耦合仿真分析，获取所述螺栓连接结构在超深冷工况下的轴向力；

基于所述轴向力和所述装配预紧力，计算所述超深冷工况下所述装配预紧力的变化值；

基于所述装配预紧力的变化值的绝对值和所述轴向许用应力，对所述装配预紧力进行匹配校正。

优选的，在上述螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法中，所述基于所述装配预紧力的变化值的绝对值和所述轴向许用应力，对所述装配预紧力进行匹配校正，包括：

计算所述装配预紧力的变化值的绝对值和所述轴向许用应力的比值；

当所述比值大于第一阈值且小于第二阈值时，将所述装配预紧力的变化值的绝对值与所述装配预紧力之和作为匹配校正后的目标装配预紧力。

优选的，在上述螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法中，所述基于所述装配预紧力的变化值的绝对值和所述轴向许用应力，对所述装配预紧力进行匹配校正，还包括：

当所述比值大于或等于所述第二阈值时，选取第一热膨胀系数的螺栓垫片对所述装配预紧力进行匹配校正；

其中，所述螺栓连接结构连接的被连接件的热膨胀系数为第二热膨胀系数，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的差值的绝对值和所述第一热膨胀系数的比值小于20％，且所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的差值的绝对值和所述第二热膨胀系数的比值小于20％。

优选的，在上述螺栓连接结构装配预紧力的匹配方法中，所述匹配方法还包括：

基于匹配校正结果，重新对所述螺栓连接结构进行热力耦合仿真分析，直至所述比值小于所述第一阈值。

本申请还提供了一种螺栓连接结构装配预紧力的匹配装置，所述匹配装置包括：

获取模块，用于获取常温下螺栓连接结构的装配预紧力和轴向许用应力；

仿真模块，用于对所述螺栓连接结构进行热力耦合仿真分析，获取所述螺栓连接结构在超深冷工况下的轴向力；