剪切载荷下航空发动机螺栓松动行为及其临界值的数值模拟研究

为研究剪切载荷下螺栓连接结构松动行为,首先建立了多种螺栓连接结构精细有限元模型,进行了全六面体网格划分,并运用Yamamoto方法和Spowith方法验证了模型的有效性,然后通过多种模型仿真对比,分阶段首次研究了不同影响因素下塑性松动期、旋转松动期内以及整个松动期内的螺栓松动行为及其重要临界值.结果表明:剪切载荷下螺栓初始预紧应力和其材料屈服应力之比在1.32～1.44时,松动最不容易发生;存在一初始预紧力临界值,当初始预紧力小于此临界值时,松动开始于旋转松动期,反之经历整个松动期;存在两个剪切载荷幅值临界值,当大于第1临界值时,螺栓松动会发生反之不会发生,当大于第2临界值时,松动过程经历整个松动期,反之仅经历旋转松动期;剪切载荷幅值越大,螺栓松动越容易发生,松动变化速率不单调且在某一幅值处发生突变;一定区间内,存在一个螺纹啮合面间摩擦系数范围使得松动最难发生;偏心距离越大,松动越容易发生.