[发明专利]一种螺栓转角法离散预紧力的预测方法

摘要

本发明提出一种转角法的离散预紧力预测方法，主要是用于发动机主要螺栓的设计及装配工艺选用。方法分两种情况，在弹性范围内，利用广义虎克定律对螺栓联接副进行力的平衡：ΣF＝0与变形协调θ＝(ΔL_拉+ΔL_压)×360/P联合计算，从而获得转角法的预紧力分布。若螺栓联接副发生塑性变形，采用能量守恒定律：在弹性假设下，得到一个比实际大的虚假应力和比实际小的虚假应变，然后采用能量守恒定律，得到真实的应力与应变，通过力的平衡与变形协调的非线性迭代计算，并最终获得转角法的预紧力分布。本发明方法具有计算简单、条理清晰等优点。

主权项

1.一种螺栓转角法离散预紧力的预测方法，其特征在于，所述方法是在弹性范围内，利用广义虎克定律对螺栓联接副进行力的平衡，从而获得转角法的预紧力分布；所述弹性范围内是指螺栓联接副在受力产生的变形在卸载后能够恢复到原来的大小；所述方法具体如下：根据Hooke定理：其中，σ为应力、E为弹性模量、εe为弹性应变、L为原长、ΔL为变形量①零件A的刚度K_A：其中，ΔLA为零件A沿螺栓轴力方向的变形、SA为零件A的受压面积、F为预紧力、TA为零件A被联接厚度；其中，D1为螺栓法兰支承面外径，D2为螺栓通孔直径，C为倒角；②零件B的刚度KB：其中，ΔLB为零件B沿螺栓轴力方向的变形、SB为零件A的受压面积TB为零件B被联接厚度；③螺栓光杆刚度K1：其中，T1为螺栓光杆长度，ΔL1为螺栓光杆沿螺栓轴力方向的变形、S1为螺栓光杆的横截面积，Ebolt为螺栓弹性模量；其中，D3螺栓光杆直径；④螺栓被联接螺纹刚度K2：其中，T2为被联接螺纹等效长度、ΔL2为螺栓被连接件沿螺栓轴力方向的变形、S2为螺栓被连接件的横截面积；⑤螺栓联接副的耦合刚度Kjoint：⑥假设在弹性范围内，则总变形量ΔL：根据旋转θ转角所产生的位移ΔLθ：其中，P为螺栓螺距因为旋转θ转角所产生的位移ΔLθ与总变形量ΔL相等，则⑦根据紧固力矩与预紧力的关系，求出密合力矩产生的预紧力Ff：Tf＝Ts+Tw＝KFfd   (13)其中，其中，Tf为螺栓联接副扭矩、Ts为螺栓法兰接触面扭矩、Tw为螺栓螺纹接触面扭矩、d为螺栓公称直径；⑧扭矩+转角法的总预紧力ΣF：ΣF＝Ff+Fθ。