基于DFR法的螺栓连接件疲劳性能研究

针对螺栓连接件在服役过程中易产生疲劳损伤的问题，采用有限元模拟、理论分析和试验测试相结合的方法探究试验件厚度以及螺栓连接间隙对构件疲劳性能的影响规律。有限元模拟结果表明，由于构件几何形状的不连续性以及螺栓连接间隙的存在使得连接件中的铝合金板孔边产生较为明显的应力集中现象，在循环载荷作用下易在该处萌生疲劳裂纹导致构件的损伤失效，而施加螺栓预紧力可以通过摩擦传载改善孔边的受力情况。在静力分析的基础上，采用有传载紧固件双剪接头结构细节疲劳额定值（DFR）理论计算方法估算不同类型试验件的DFR值。理论估算结果与通过双点法确定的试验件DFR值基本吻合，相对差异在10%以内，可以验证该理论方法有较好的工程适用性。分析结果表明，试验件的连接间隙会影响螺栓的受载情况，在拉伸过程中先发生接触的螺栓处有较大的应力集中，最终导致连接件的疲劳失效；当试验件的厚度增加，铝合金板所承受的附加弯矩增大，会影响孔边的应力分布，在一定程度上降低试验件的疲劳性能。试验件厚度和连接间隙对试验件疲劳性能的影响可通过应力集中系数来综合体现，试验件DFR值近似随应力集中系数呈线性降低。本工作的研究成果可为螺栓连接件疲劳性能研究提供参考。