冲击载荷下螺栓法兰结构密封性影响因素研究

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作者 白明鹤 金映丽 +1 位作者 孙自强 闫明 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第7期344-348,共5页

为研究冲击载荷下不同螺栓预紧力,不同垫片材料以及厚度对螺栓法兰垫片连接结构密封性的影响规律,对垫片的工作载荷进行计算,计算出垫片在工作时保持密封的最小接触压力,并建立具有不同参数的螺栓法兰连接结构有限元模型,同时考虑了结... 为研究冲击载荷下不同螺栓预紧力,不同垫片材料以及厚度对螺栓法兰垫片连接结构密封性的影响规律,对垫片的工作载荷进行计算,计算出垫片在工作时保持密封的最小接触压力,并建立具有不同参数的螺栓法兰连接结构有限元模型,同时考虑了结构中垫片的非线性,研究了模型在冲击载荷下螺栓的预紧力、不同垫片材料以及垫片厚度对螺栓法兰连接结构密封性的影响规律。分析结果表明:螺栓的预紧力大小对垫片的接触压力影响显著,预紧力越大,垫片的接触压力越大,密封性能越好,不同垫片材料对结构密封性也会产生影响,其中聚四氟乙烯填充材料密封性能较好。垫片厚度同样也会影响结构密封性,垫片厚度越大,垫片接触压力越大,密封性也越好。 展开更多

关键词 冲击载荷 螺栓法兰垫片连接结构 密封性能 影响因素

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螺栓法兰结构双连接面耦合振动分析 被引量：2

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作者 孙伟程 关振群 +1 位作者 潘嘉诚 曾岩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期210-216,244,共8页

螺栓法兰连接结构广泛应用于机械结构和航空航天结构,由其构成多个结构组件(如火箭舱段)之间的连接面,引入的非线性动力学特性会显著影响整体结构动力学响应。不同于以往研究中所聚焦的单个非线性连接面对结构响应影响问题,针对具有两... 螺栓法兰连接结构广泛应用于机械结构和航空航天结构,由其构成多个结构组件(如火箭舱段)之间的连接面,引入的非线性动力学特性会显著影响整体结构动力学响应。不同于以往研究中所聚焦的单个非线性连接面对结构响应影响问题,针对具有两个螺栓法兰连接面的组合结构开展非线性耦合振动分析,研究连接结构动力学参数对结构响应的支配效果,以便获得有效控制结构响应的关键非线性特征。基于螺栓法兰连接结构等效双线性弹簧模型,建立双连接面螺栓法兰结构多自由度耦合振动模型,分别讨论了在不同形式的激励作用下的响应和相空间特性,揭示系统的阻尼敏感性及特定参数条件下的超谐波和亚谐波共振现象,最后分析弹簧刚度比及部段质量比对结构响应的影响。 展开更多

关键词 螺栓法兰结构 双线性弹簧 耦合振动 超谐波振动 亚谐波振动

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螺栓—法兰连接结构的多目标优化设计研究 被引量：11

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作者 刘远东 尹益辉 余绍蓉 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期656-659,共4页

螺栓—法兰连接结构是工程中一种重要的连接方式,强度和质量是其主要性能指标。将有限元法与最优化方法结合起来,可以很好地实现螺栓—法兰连接结构的多目标优化设计。文中基于响应面法确定法兰结构的几何参数组合,利用有限元分析软件An... 螺栓—法兰连接结构是工程中一种重要的连接方式,强度和质量是其主要性能指标。将有限元法与最优化方法结合起来,可以很好地实现螺栓—法兰连接结构的多目标优化设计。文中基于响应面法确定法兰结构的几何参数组合,利用有限元分析软件Ansys对不同参数组合情况下的法兰结构进行应力场分析,获得响应面模型,然后通过MAT-LAB多目标优化设计方法,计算得到法兰结构的最优几何参数。数值计算结果表明,优化几何参数后的螺栓—法兰结构比原结构最大等效应力下降13.6%,质量下降12.5%。 展开更多

关键词 螺栓-法兰连接结构 几何参数 有限元法 响应面法 多目标优化方法

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箭(弹)级间螺栓法兰连接结构冲击失效实验与数值仿真 被引量：2

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作者 袁杰红 田彤辉 +2 位作者 王青文 李道奎 陈柏生 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期50-57,共8页

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,利用ABAQUS软件建立有限元模型,设计并进行了多次落锤冲击失效实验,其中包括轴向和横向两种工况,考虑了螺栓均布与非均布、螺栓直径和螺栓-栓孔间隙等不同结构特... 基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,利用ABAQUS软件建立有限元模型,设计并进行了多次落锤冲击失效实验,其中包括轴向和横向两种工况,考虑了螺栓均布与非均布、螺栓直径和螺栓-栓孔间隙等不同结构特点。实验过程中采集了螺栓力时程响应数据、柱段关键点应变时程响应数据、锤头冲击力和冲击速度及连接界面开缝位移等多组数据。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构冲击失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验结果吻合较好。研究结论可为箭(弹)级间连接结构抗冲击设计提供参考。 展开更多

关键词 螺栓法兰连接结构 落锤 冲击失效 承载能力 有限元模型

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冲击荷载下级间螺栓法兰连接结构失效实验与数值仿真研究 被引量：9

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作者 田彤辉 袁杰红 +2 位作者 王青文 周仕明 陈柏生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第18期40-45,共6页

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构简化的原理性实验件,利用Abaqus有限元模型设计并进行了落锤冲击失效实验。实验采集了螺栓力时程响应数据、落锤冲击力和冲击速度、柱段关键点应力时程响应数据和连接界面开缝位移时程响应数据。实... 基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构简化的原理性实验件,利用Abaqus有限元模型设计并进行了落锤冲击失效实验。实验采集了螺栓力时程响应数据、落锤冲击力和冲击速度、柱段关键点应力时程响应数据和连接界面开缝位移时程响应数据。实验结果表明,横向冲击荷载作用下连接结构螺栓组呈序列失效特点,螺栓分布面上半部分三个螺栓为初始承载失效螺栓,决定连接结构工作强度,实验数据与仿真模型数据对比表明仿真模型具有良好的计算精度。研究结果可为箭(弹)体连接结构抗冲击强度设计提供参考。 展开更多

关键词 螺栓法兰连接结构 落锤 冲击失效 有限元模型

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振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为仿真分析 被引量：4

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作者 王开平 闫明 +1 位作者 苏东海 孙自强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第5期36-38,44,共4页

为探究振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为的影响规律仿真分析,首先建立了带螺旋升角螺纹的螺栓法兰连接结构精细有限元模型,进行了全六面体网格划分,采用了施加力矩法施加初始预紧力,运用Yamamoto方法和Spowith方法验证了模型的... 为探究振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为的影响规律仿真分析,首先建立了带螺旋升角螺纹的螺栓法兰连接结构精细有限元模型,进行了全六面体网格划分,采用了施加力矩法施加初始预紧力,运用Yamamoto方法和Spowith方法验证了模型的有效性,然后进行了螺栓松动条件理论分析,最后进行了振动载荷下螺栓法兰连接结构松动行为仿真计算,基于螺栓预紧力变化和螺纹接触面、螺栓头接触面黏着-滑移接触状态变化情况分析了振动载荷频率对螺栓松动行为的影响规律。结果表明,存在一振动载荷频率临界值,使得螺栓松动最不容易发生;一定范围内,低振动载荷频率较高振动载荷频率振更容易引起螺栓松动;当达到一定值后,振动载荷频率将对螺栓松动影响较小。 展开更多

关键词 振动载荷频率 螺栓法兰连接结构 松动行为 有限元模型 仿真分析

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修正的响应面方法优化螺栓法兰连接结构几何参数 被引量：4

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作者 蒋国庆 陈万华 王元兴 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期38-42,共5页

采用响应面法对螺栓法兰连接进行优化设计时,考虑到经典响应面模型的局限性,在获得结构优化参数与响应指标内在联系的基础上,提出了修正响应面模型;设计了数值试验并对比了数值试验值与前述两种响应面模型预测值,结果表明修正响应面模... 采用响应面法对螺栓法兰连接进行优化设计时,考虑到经典响应面模型的局限性,在获得结构优化参数与响应指标内在联系的基础上,提出了修正响应面模型;设计了数值试验并对比了数值试验值与前述两种响应面模型预测值,结果表明修正响应面模型的预测值不仅误差相对比较均匀,且最大误差绝对值要明显小于经典响应面模型的相应值。采用遗传算法对修正响应面模型进行了以法兰质量最轻为优化目标的参数优化,取得了比较理想的优化结果。 展开更多

关键词 响应面方法 螺栓法兰连接结构 遗传算法

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循环横向载荷作用下旋转松动期内螺栓法兰连接结构松动行为 被引量：2

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作者 王开平 闫明 +3 位作者 苏东海 王鹏 惠安民 刘海超 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期162-175,共14页

为研究横向载荷下旋转松动期内螺栓法兰连接结构松动行为,建立了多种带螺纹升角螺栓法兰连接结构精细有限元模型,分析了不同拧紧工艺对螺栓预紧力大小及散差的影响,进行了松动条件理论分析,从理论上揭示了螺栓松动现象发生的所需条件,... 为研究横向载荷下旋转松动期内螺栓法兰连接结构松动行为,建立了多种带螺纹升角螺栓法兰连接结构精细有限元模型,分析了不同拧紧工艺对螺栓预紧力大小及散差的影响,进行了松动条件理论分析,从理论上揭示了螺栓松动现象发生的所需条件,并基于预紧力变化和螺纹接触面、螺栓头接触面黏着-滑移接触状态变化情况对循环横向载荷下旋转松动期内连接结构松动行为进行了仿真计算,主要系统分析了螺栓初始预紧力、横向载荷幅值、螺栓位置、螺栓个数、螺栓直径、接触面摩擦系数、止口紧度影响因素对连接结构松动行为的影响规律。结果表明:初始预紧力越大、横向载荷幅值越小、螺栓个数越多、接触面摩擦系数越大、螺栓直径越大、止口紧度越大,连接结构松动越难发生;存在一横向载荷幅值临界值,当小于此临界时,各螺栓均不发生松动,大于此临界时,有螺栓发生松动;存在一螺栓位置值,使连接结构松动最不容易发生。 展开更多

关键词 横向载荷 螺栓法兰连接结构 旋转松动期 松动行为 影响因素

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新型D形螺栓高压密封结构 被引量：2

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作者 张云肖 陈平 钱才富 《化工设备与管道》 CAS 2005年第3期5-7,共3页

通过将D形螺栓联接的高压密封与传统的双锥密封、卡扎里密封在结构、加工、密封可靠性、重量等方面进行对比,说明D形螺栓联接的高压密封结构具有结构紧凑、重量轻、加工简单、密封可靠、拆装方便等优点,是较为理想的高压密封装置,适用... 通过将D形螺栓联接的高压密封与传统的双锥密封、卡扎里密封在结构、加工、密封可靠性、重量等方面进行对比,说明D形螺栓联接的高压密封结构具有结构紧凑、重量轻、加工简单、密封可靠、拆装方便等优点,是较为理想的高压密封装置,适用于经常装卸的高压设备和管道。 展开更多

关键词 密封结构 D形螺栓 双锥密封 卡扎里密封 高压容器 螺栓-法兰联接结构

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弹(箭)体级间连接结构准静载失效实验与数值预示 被引量：2

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作者 袁杰红 田彤辉 +2 位作者 关振群 王青文 陈柏生 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期107-113,126,共8页

级间螺栓法兰连接是导弹(火箭)常见的连接方式,但破坏了整体结构连续性,且承载能力薄弱,在外荷载作用下易发生失效而使整弹(箭)结构强度丧失。根据实际导弹(火箭)连接结构特点,简化设计并制作了一组原理性实验件,设计了准静载加载实验... 级间螺栓法兰连接是导弹(火箭)常见的连接方式,但破坏了整体结构连续性,且承载能力薄弱,在外荷载作用下易发生失效而使整弹(箭)结构强度丧失。根据实际导弹(火箭)连接结构特点,简化设计并制作了一组原理性实验件,设计了准静载加载实验测试系统和螺栓响应信号传感器,进行了两次准静载失效实验,并利用ABAQUS软件建立了对应的有限元仿真模型。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构在准静载荷载作用下的失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验吻合较好。研究结论听语音聊科研与作者互动可为弹(箭)体级间连接结构承载能力和失效实验设计提供参考。 展开更多

关键词 螺栓法兰连接结构 准静载 失效实验 承载能力 有限元模型

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异常荷载下导弹(火箭)级间连接结构失效分析 被引量：11

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作者 田彤辉 袁杰红 +2 位作者 王青文 关振群 陈柏生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期388-397,共10页

依据导弹(火箭)级间螺栓法兰连接结构特点,简化制作两组原理性实验件,设计进行了横向冲击和准静态荷载两种工况作用下连接结构失效实验。通过对比两种加载速率下的破坏结果,分析冲击力、加载力、螺栓响应数据和连接界面开缝位移数据,总... 依据导弹(火箭)级间螺栓法兰连接结构特点,简化制作两组原理性实验件,设计进行了横向冲击和准静态荷载两种工况作用下连接结构失效实验。通过对比两种加载速率下的破坏结果,分析冲击力、加载力、螺栓响应数据和连接界面开缝位移数据,总结了连接结构的失效机理。此外,建立了针对连接结构失效进程仿真的有限元模型,并通过实测数据对其检验校核。研究结果表明:连接结构在横向异常荷载作用下呈序列失效特点,单个螺栓由于法兰盘“杠杆效应”存在明显弯曲变形,实际失效模式为“拉弯耦合”失效;冲击加载下螺栓材料“应变率效应”不显著,在本构模型的选择上可暂时不考虑动态加载的“应变率效应”;与实测数据对比可见,基于Abaqus显式算法的仿真模型,对连接结构失效进程的模拟误差在15%以内,工程中可以认为数值仿真得出的结论是可靠的。 展开更多

关键词 导弹 火箭 螺栓法兰连接结构 冲击荷载 准静态荷载 失效机理 有限元模型

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