复合材料夹层连接螺栓拧紧力矩试验研究

针对纤维增强复合材料夹层在不同类别湿装配状态下连接螺栓的拧紧力矩问题进行了详细的分析与试验研究.给出了湿装配状态下复合材料夹层连接螺栓的部分拧紧力矩数值范围,这些数值可以作为工程应用的重要参考依据.     

不同因素对高锁螺母锁紧力矩影响的研究

在直升机的实际装配过程中,一种高锁螺母会与多种高锁螺栓进行装配,而高锁螺母的锁紧力矩与稳定性不能保证.首先,从螺纹副精度、润滑条件、收口尺寸、材料、表面处理等方面对高锁螺母的锁紧力矩变化规律进行了定性分析.然后,通过试验的方法研究了不同材料、润滑条件及表面处理情况下,高锁螺母锁紧力矩的变化.试验结果表明:同规格下,硬度越大的材料,锁紧力矩愈大,稳定性愈差;在同样条件下,有润滑的高锁螺母配合,其锁紧力矩愈小,稳定性有明显加强;不同表面处理对高锁螺母的锁紧力矩的大小有一定影响,但稳定性变化很小.     

机翼盒段连接结构疲劳性能影响因素及有限元分析

针对国产某型飞机机翼翼盒典型连接区结构,设计试验件进行疲劳试验,对比分析高锁螺栓不同装配工艺对其疲劳性能的影响。结果表明:对高锁螺栓施加一次拧紧工艺后,再施加适当的二次拧紧力矩,能够有效改善连接结构的疲劳性能。其次,建立连接结构的三维有限元模型,基于正交试验法分别研究螺栓拧紧力矩、板间摩擦系数和螺栓材料弹性模量对基板孔边应力集中系数的影响。研究发现,该3种因素均对孔边应力集中系数有较大影响,其中螺栓拧紧力矩的影响最为显著,表明了适宜的二次定力工艺是提高连接结构疲劳性能的一种有效手段。     

考虑螺栓连接的航空发动机管路建模及振动特性分析

为了建立考虑真实卡箍结构影响的管路系统动力学模型、获取结构设计参数和装配参数等对管路系统动力学特性的影 响规律,以航空发动机外部管路为研究对象,考虑金属橡胶卡箍螺栓拧紧力矩的影响,基于ANSYS有限元软件建立了包含螺栓连 接的管路模型。通过模态试验及基础激励响应试验验证了有限元模型的准确性。进一步分析了螺栓拧紧力矩、卡箍跨距及管体 长度对双卡箍管路系统固有频率的影响规律。结果表明：拧紧力矩的增大导致管路的固有频率的提高,针对本研究模型,在拧紧 力矩达到8 N·m以后,管路固有频率逐渐趋于稳定;拧紧力矩对不同长度管路的固有频率影响不同,管路越长,拧紧力矩的作用越 弱,即卡箍的支承刚度对管路固有频率的影响越弱。     

一种基于垫片式力传感器的螺栓组连接预紧力测量方法

螺栓(或螺钉)组连接是航空航天等机电产品装配中最常用的连接方法之一。针对目前螺栓组连接中的预紧力测量难且过分依赖拧紧力矩的问题,提出一种基于垫片式力传感器的螺栓组连接预紧力测量方法,可直接测量螺栓组中各螺栓在拧紧过程中及拧紧之后的预紧力。该方法通过垫片式力传感器采集螺栓预紧力,通过对传感器信号的调理、采集以及数据处理、显示和存储完成螺栓组中的各螺栓预紧力采集。最后,研制了便携式的螺栓组预紧力测量装置并进行了应用验证。试验表明该测量方法及装置适合实验室、装配现场、振动等环境中监测螺栓组拧紧过程中以及拧紧之后各螺栓的预紧力。     

航空发动机多轴加载试验系统与装配偏差识别研究

航空发动机高压转子具有典型的螺栓连接结构。为了研究螺栓连接的装配性能与复合载荷之间的作用关系,开发了一套具有轴向拉力和横向振动同时激励的多轴加载试验系统。设计了试验系统稳定性与螺栓装配偏差的试验方案并开展测试分析。试验结果表明,多轴加载系统控制激振前后轴向载荷变化范围不大于0.003 kN时,频响特性稳定有效;当不同位置螺栓存在装配偏差时,会同时对振动响应频率和幅值产生影响。最后建立XGBoost智能算法,利用特定频响峰值与幅值有效识别了螺栓装配偏差方位角。     

航空发动机卡箍装配应力试验与装配参数控制方法

通过理论公式推导分析影响卡箍装配应力的主要参数,并通过试验方法对影响卡箍装配应力的因素进行了系统分析与研究,以3种规格、每种规格5个样本的卡箍作为试验对象,测试并统计分析螺栓拧紧力矩值、加载次数、装配方法对卡箍的应力影响规律。研究结果表明:靠近螺栓孔的卡箍表面为应力集中位置,卡箍随加载次数的增多应力呈降低趋势,但重复加载次数不宜过多,会导致卡箍局部较大的变形和磨损,增加2 mm垫片的方法对降低卡箍应力水平的效果最好,下降率可达468%;相比之下,限制卡箍位移后加载的方法应力下降率约为364%,而加载后校正的方法应力下降率约为286%。     

正反顺序加载下安装边螺栓预紧力分散度的数值模拟与试验验证

在航空发动机机匣安装边装配过程中,不同位置螺栓之间会产生弹性交互作用,不同加载方案会使装配后的螺栓预紧力存在一定的分散度。针对这一问题,建立了3层带止口机匣安装边3维接触有限元模型,研究不同加载方案下螺栓预紧力的施加方法。基于有限元模型数值模拟了3层机匣安装边分别在顺序加载方案、交叉加载方案和正反顺序2轮加载方案下螺栓预紧力的分散度。搭建了相应的试验装置,分别对3种加载方案的预紧力分散度进行试验验证。结果表明：采用正反顺序2轮加载后的螺栓预紧力分散度最小,在3层止口机匣安装边上采用正反顺序2轮加载方案后的螺栓预紧力分散度较小,在有限元仿真中螺栓预紧力分散度为2.43%,在试验中螺栓预紧力分散度为4.98%。采用此方案加载后,止口机匣安装边能达到更好的密封效果和较好的刚度对称性。     

飞机表面用典型螺纹紧固件适配性研究

介绍了飞机表面螺纹连接中典型的钛合金沉头螺栓和托板自锁螺母配合使用的现状,对导致安装困难的原因进行了系统分析,针对钛合金沉头螺栓和托板自锁螺母连接的主要技术特点,从螺栓螺纹牙型及大径修正、自锁力矩及试验、螺母收口形式、表面处理、同轴度和驱动槽等多方面进行研究和针对性试验,探讨了解决钛合金沉头螺栓和托板自锁螺母适配性问题的方法和综合方案,对标准件的设计、选用、制造和安装有积极的参考意义。     

EWIS支架装配变形及其承载分析

民用飞机EWIS系统支架遍布全机,在空间狭小的区域,考虑到装配和维修的要求,需采用单侧安装工艺,若支架装配时未固定好或操作不当,会导致支架承受安装力矩载荷,使支架结构产生塑性变形和残余应力,严重的会导致支架破坏。为了分析EWIS支架在安装力矩下的应力和变形情况,采用ABAQUS对典型标准支架进行有限元分析,考虑材料的非线性特性,得到了支架在不同安装力矩下的变形和应力情况,并对塑性变形后的支架继续承载进行了分析,对比分析支架塑性变形前后承载的应力,得出了变形对承载的影响。采用非线性有限元分析方法可对支架安装力矩的作用进行模拟,并计算结构产生塑性变形后承载的应力水平,为民用飞机EWIS支架的装配过程和塑性变形后的承载分析提供参考。     

某飞行器用紧固件拧紧力矩与预紧力关系研究

分析了某飞行器部段连接紧固件拧紧力矩与预紧力的关系,以M8、M10规格钛合金紧固件为研究对象,着重研究了钛合金紧固件在飞行器部段实际安装环境下,安装次数对拧紧力矩与预紧力的影响,以及扭拉系数随安装次数的变化规律.研究结果表明:当螺栓的预紧力达到10％Fmax～50％Fmax(Fmax为螺栓的理论破坏拉力值)时,钛合金紧固件螺纹副的拧紧力矩与预紧力呈良好的线性关系;随着反复拧入次数的增加,达到相同的预紧力时,所需的拧紧力矩呈现递增的变化规律,其扭拉系数也明显呈递增变化趋势.     

螺栓拧紧力矩—轴向力关系研究

本文简要介绍了螺栓拧紧力矩—轴向力关系研究的试验结果,并在试验基础上针对几个主要影响因素进行了分析讨论。     

运载火箭薄壁加筋壳段装配螺栓力矩值定量设定技术研究

本文从被螺接件的接触刚度的角度给出螺栓施加的力矩值,考虑被螺接件的表面被连接件粗糙度(影响P)、材料(影响P)、使用环境(影响S)、螺栓直径(影响d)因子,根据螺接被螺接件刚度曲线,避开被螺接件的接触面大量微观波峰弹、塑性变形而导致的接触刚度骤降的螺栓预紧力区间,得出螺栓合理的力矩值,对装配螺栓力矩值定量设定技术的理论研究进行了一次有益的尝试。     

齿轮槽头型新型标准件安装工艺与试验研究

航空制造领域大量采用了如螺栓连接的标准件连接,随着新型飞机性能的提高,长寿命、高疲劳强度和高振动环境等指标对标准件的使用提出了更高的要求.本文通过开展齿轮槽头型新型标准件安装工艺与试验研究,一方面确定了该型标准件安装力矩等关键工艺参数及对复合材料的适用性,为其装机和使用提供理论依据及数据支持;另一方面,也对开展新型标准件安装工艺与试验的研究方法进行了有益的探索,对逐步形成一套完善的试验方法规范具有很好的指导作用.     

航空发动机联接结构振动特性研究进展

概述了航空发动机不同联接结构的研究情况,重点针对螺栓联接结构动力学建模(包括对方形联接件和法兰结构的动力学建模)、刚度计算方法、接触非线性、应力应变机械特性和试验研究情况,以及螺栓联接结构在转子系统中的应用展开详细论述,分析了螺栓联接结构对旋转状态和动力学响应的影响,并对多螺栓装配体结构装配性能研究进行论述。提出应建立完备的螺栓联接动力学特性研究理论,开展螺栓联接结构与其相应的装配体整体结构、螺栓联接动刚度和螺栓联接装配对结构动力学特性影响的深入研究。     

螺栓拧紧力矩系数的影响因素研究

采用正交设计试验研究了螺栓拧紧力矩系数的主要影响因素。结果表明：润滑条件、支承面材料以及表面处理状态对拧紧力矩系数均有较大影响，螺栓材料和螺栓规格对拧紧力矩系数也有一定影响。     

基于ANSYS的某型飞机机轮安装螺帽拆装工具的研发分析

通过对该型飞机机轮安装螺帽维护施工标准程序要求、外观形状尺寸、力学性能、以及安装区域装配尺寸的测量分析研究,设计制作一种专用套筒工具;实现该专用套筒工具与通用快速或力矩扳手的适配设计;运用ANSYS软件对螺帽及专用套筒工具的形变、应力、疲劳破损等进行有限元分析,以保障施工过程中专用工具的可靠性、安全性。目前该设计已经应用于飞机维护工作中。     

基于TC4紧固件在不同头型下扭矩与预紧力关系研究

分析了航空某型号用紧固件扭矩与预紧力的关系,以MJ8×1规格钛合金紧固件为研究对象,着重研究了钛合金紧固件在模拟航空航天型号部段实际安装环境下,不同头型紧固件及安装次数对安装扭矩与预紧力关系的影响,以及其相应变化的规律。研究结果表明:一是当螺栓预紧力达到5%~35%Fmax时(Fmax为螺栓标准规定的最小拉力载荷值),除头型外其余螺纹精度、性能等参数均一致的情况下,螺栓头部承载面积大的头型,所产生的端面摩擦扭矩大,达到同样预紧力时,所需的安装扭矩大;二是随着反复拧入次数的增加,达到相同的预紧力时,所需的拧紧力矩呈现递增的变化规律。     

机匣横向安装边螺栓联接结构应力分析

航空发动机机匣多采用安装边螺栓联接结构。为了准确模拟安装边螺栓联接结构对航空发动机机匣的影响,本文利用ANSYS Workbench有限元软件对安装边螺栓联接结构进行仿真计算,应用有限元软件中的预紧力施加模块模拟螺栓的预紧力。通过选择一组不同预紧力大小进行计算,得到预紧力与安装边螺栓联接结构处等效应力及应力强度的关系曲线;通过有限元计算,获得安装边厚度、安装边高度及螺栓位置对安装边螺栓联接结构应力的影响规律,为机匣螺栓联接结构设计提供了参考依据。     

带有安装边螺栓连接结构的机匣包容能力研究

为了研究带有安装边螺栓连接结构的机匣对断裂叶片的包容能力,截取环形机匣中的安装边螺栓连接结构,开展有限元仿真和冲击试验。首先,使用LS-DYNA软件建立有限元模型,研究撞击角度、撞击位置、定距套和止口对机匣安装边螺栓连接结构抗冲击能力的影响。仿真结果表明：撞击位置、撞击角度、定距套和止口都对结构的抗冲击能力有显著的影响,当叶片撞击在单侧机匣的安装边位置时结构的抗冲击能力最弱,定距套和合理的止口设计都能够有效提高结构的抗冲击能力。然后,通过机匣安装边螺栓连接结构的抗冲击试验,验证了数值仿真方法的准确性和可靠性,为数值仿真结论的有效性提供了依据。最后,通过数值仿真分析了螺栓断裂过程,并结合试验分析揭示了螺栓发生剪切断裂和拉伸断裂的原因。