[发明专利]一种螺纹连接临界横向载荷精确计算方法

说明书

本发明属于螺栓连接结构性能评价技术领域，提供了一种螺纹连接临界横向载荷精确计算方法，通过计算螺栓所受端面扭矩、螺纹扭矩以及螺距扭矩的数值大小，建立螺栓所受载荷与其回转角加速度之间的关系，计算得出临界横向载荷在粗大区间上的变化状况，进而通过函数拟合，获得临界横向载荷的精确数值，对螺栓连接结构防松性能做出评价，为螺栓连接防松设计提供参考。本发明提供的临界横向载荷精确计算方法可以通过较小的计算成本获得精度较高的临界横向载荷数值，对螺栓连接结构防松性能进行定量评价。

技术领域

本发明属于螺栓连接结构性能评价技术领域，更具体地说，涉及一种螺纹连接临界横向载荷精确计算方法。

背景技术

复杂设备往往由大量零部件装配而成，螺栓连接结构紧凑、装配简单、易于拆卸，是应用最为广泛的装配方式。初始装配阶段结束之后，螺栓受到端面扭矩、螺纹扭矩以及螺距扭矩三个扭矩分量，其中，螺距扭矩会导致螺栓向着松开的方向回转，造成螺栓松动，引起预紧力损失，最终引起失效，端面扭矩和螺纹扭矩则会抵抗螺距扭矩所造成的回转松动趋势。

理想状况下，端面扭矩与螺纹扭矩之和与螺距扭矩相等，三个力矩保持平衡，螺栓保持稳定。当螺栓承受比较恶劣的载荷之时，端面扭矩和螺纹扭矩会发生变化，若两者之和减小到不足以抵抗螺距扭矩，那么螺栓会产生回转加速度，进一步累积为回转角速度、回转角度，螺栓松动问题随即发生。

横向载荷，是最容易引起螺栓连接松动的载荷形式。临界横向载荷，指的是对于一个确定的螺栓连接系统，在确定的初始预紧力之下，螺栓不发生松动所能承受的横向载荷最大值。临界横向载荷是评价螺栓连接结构防松性能的重要指标。然而，目前尚未出现基于临界横向载荷精确计算的螺栓连接结构防松性能评价模型。

发明内容

本发明提供了一种基于临界横向载荷精确计算的螺栓连接结构防松性能定量评价模型。评价模型通过精确计算临界横向载荷数值，对不同的螺栓连接结构进行防松性能评价，同时，对螺栓连接的防松设计提供参考。

本发明的技术方案：

一种螺纹连接临界横向载荷精确计算方法，通过计算螺栓所受端面扭矩、螺纹扭矩以及螺距扭矩的数值大小，建立螺栓所受载荷与其回转角加速度之间的关系，计算得出临界横向载荷在粗大区间上的变化状况，进而通过函数拟合，获得临界横向载荷的精确数值，对螺栓连接结构防松性能做出评价，为螺栓连接防松设计提供参考；

步骤如下：

步骤a)设置横向载荷粗大区间，并对区间进行离散；

步骤b)计算每一个离散点上的横向载荷、角加速度数值；

步骤c)通过指数函数对上述离散点进行拟合，得到横向载荷-角加速度函数；

步骤d)对拟合所得函数求导，得到其导函数；

步骤e)计算导函数的反函数；

步骤f)通过一组临界横向载荷精确值，获得目标斜率ω″_e的数值；

步骤g)将ω″_e作为常量，对临界横向载荷进行计算。

本发明的有益效果：本发明提供的临界横向载荷精确计算方法可以通过较小的计算成本获得精度较高的临界横向载荷数值，对螺栓连接结构防松性能进行定量评价。

附图说明

图1为粗大区间上的横向载荷-角加速度典型计算结果。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

一种螺纹连接临界横向载荷精确计算方法，步骤如下：