一种工程适用的复合材料螺栓连接强度分析方法_陈鹏飞
一种工程适用的复合材料螺栓连接
强度分析方法X
陈鹏飞,赵美英,穆朋刚,万小朋
(西北工业大学航空学院,陕西西安 710072)
摘 要:考虑到螺栓拧紧力矩及侧压对接头承载能力的影响,对特征曲线法进行改进,改进的特征曲线法可采用二维有限元模型计算复合材料螺栓连接接头承载能力。在改进的特征曲线法中拉伸特征长度和压缩特征长度完全采用数值方法确定,因而该方法较累积损伤法更适合工程计算。通过对算例的分析,计算结果与实验值吻合很好,验证了所改进特征曲线法的有效性。
关 键 词:复合材料,特征曲线法,承载能力
中图分类号:TB330.1 文献标识码:A 文章编号:1000-2758(2008)02-0229-05
到目前为止,已经有众多学者对复合材料接头强度进行了研究,采用的方法主要有实验法和数值分析方法。特征曲线法由于其计算简单,所需费用较少的优点而逐步引起工程人员的关注。特征曲线法由Whitney和Nuismer[1]提出,Chang F K[2]把该方法应用到复合材料机械连接接头强度分析方面; Hamada和Maekawa[3]提出了用钉孔挤压实验替代含圆孔板的压缩实验方法确定压缩特征长度; Kw eo n Jin-Hw e[4]等人又在此基础上提出了一种数值特征曲线法,该方法完全使用数值计算来确定拉伸和压缩特征长度,真正脱离了实验,减少了费用。
基于二维有限元模型的特征曲线法由于无法考虑螺栓拧紧力矩的影响,所以在二维模型基础上,特征曲线法不适合用于计算复合材料层压板螺栓连接接头强度。本文在Kw eon Jin-Hw e[4]的数值特征曲线法基础上提出了改进,改进后的特征曲线法可在二维有限元模型上考虑螺栓拧紧力矩及侧压对螺栓接头强度的影响。
1 数值特征曲线法
采用特征曲线法进行强度分析的过程主要如下,首先对结构进行应力分析,确定拉伸和压缩特征长度,其次依据特征长度确定特征曲线,对在特征曲线上的单元进行失效分析,当特征曲线上的单元刚好发生失效时所对应的外载荷就是结构的失效载荷。本文中主要使用点应力准则与数值特征曲线法[4]来确定特征长度,该方法不需要通过实验确定含孔板的拉伸破坏载荷和含孔板承压破坏载荷,对模型上施加任意载荷通过数值计算就可以确定拉伸和压缩特征长度,载荷大小对特征长度没有影响,在各个载荷下所得到的拉伸特征长度/压缩特征长度相同。
1.1 压缩特征长度确定
在数值特征曲线法中,压缩特征长度(如图1所示)定义为沿压缩载荷方向从孔边前缘点到某一点的距离,该点的确定方法是:螺栓上作用任意大小的挤压载荷时,该点处局部压缩应力等于公式(1)中的平均挤压应力:
R1=P1
(d×t)(1)式中,P1为施加的挤压载荷,d和t分别对应孔的直径和层压板的厚度。
2008年4月第26卷第2期
西北工业大学学报
Jour nal o f No rt hw ester n P olyt echnical U niv ersity
A pr.2008
V ol.26N o.2
X收稿日期:2007-01-15
作者简介:陈鹏飞(1982-),西北工业大学硕士生,主要从事复合材料结构设计的研究。
图1 拉伸/压缩特征长度示意图
1.2 拉伸特征长度确定
在数值特征曲线法[4]
中,纵向拉伸特征长度(如图1所示)定义为沿净截面从孔边一侧边缘到某一点的距离,该点在含孔层压板破坏载荷作用下的拉伸应力等于含孔板的拉伸强度而不是无孔板的拉伸强度。用这一定义的好处是不需要无孔板的实验。而且用这一定义最重要的好处是含孔板的破坏载荷也无需用实验得到,而可以对含孔层压板有限元模型加任意大小的拉伸载荷得到特征长度。在任意载荷作用下平均拉伸应力的计算方法如公式(2)所示:
R 2=P 2
[(w -d )×t ]
(2)
式中,P 2、w 、d 和t 分别是所施加的外载荷、层压板
宽度、孔直径和层压板厚度。
1.3 考虑螺栓拧紧力矩的特征曲线法
跟销钉连接相比,由于螺栓连接存在螺栓拧紧力矩及侧压作用的影响,接头较难发生分层等沿厚度方向的损伤,接头破坏相对延迟,挤压破坏区域较销钉连接为大。根据实验结果分析[5],当垫圈尺寸一定时,接头失效时的挤压破坏区域跟螺栓拧紧力矩有很大的关系,当螺栓拧紧力矩较小时,挤压破坏区域随着螺栓拧紧力矩的增大而增大,接头的失效载荷也随着增大,当施加的螺栓拧紧力矩达到一定值(最佳拧紧力矩)以后,接头的失效载荷达到最大值,继续增大螺栓拧紧力矩,失效载荷和破坏区域不会继续增大,连接强度反而会降低。当接头发生失效破坏时,接头破坏区域可能扩展到垫圈外部。所以破坏区域跟垫圈大小和螺栓拧紧力矩以及侧压作用有很大关系,综合螺栓连接接头的失效机理和螺栓垫圈侧压的影响,本文对特征曲线法进行了改进,改进的特征曲线法能够在二维有限元模型基础上考虑螺栓
拧紧力矩对连接强度的影响。改进的特征曲线表达
式如下所示
r c (H )=K ×D w /2+R ot +(R oc -R ot )co s H
(-P /2≤H ≤P /2)
(3)
式中,D w 为垫圈外径(依标准可取D w =2d ,d 为孔直径),R ot 为拉伸特征长度,R oc 为压缩特征长度。K 为侧压系数,取值范围为d /D w ≤K ≤1,其取值与螺栓拧紧力矩及侧压作用有关,当没有螺栓拧紧力矩时,此时侧压为0,连接方式为销钉连接,K 取最小值0.5,特征曲线表达式第1项变为d /2;随着拧紧力矩
增大,K 取值增大,连接方式成为螺栓连接,当螺栓拧紧力矩刚好达到最佳拧紧力矩时,K 取最大值为1,第一项变为D w /2;再增大拧紧力矩K 取值将会降低。
1.4 失效判据
在本文中采用Yamada -Sun 失效准则对接头进行失效分析,该失效准则为二次多项式,表达式如公式(4)所示R 1i X
2
+
S i S c
2
=L L <1未失效,L ≥1失效
(4)
式中,R 1i 和S i 分别为层压板中第i 层沿纤维方向的正应力和面内剪切应力,X 为单向板纵向拉伸(或压缩)强度,S c 为[0/90]s 板的剪切强度。
当任何一层在特征曲线上的任一单元的L 值大于或等于1,即在该层此单元发生破坏,就认为接头发生失效破坏。特征曲线上的失效单元的位置确定了接头的失效模式,H 为特征曲线上的刚好发生失效时的单元所处的位置和螺栓孔圆心连线跟外载荷方向所形成的角度(H 的定义如图2所示)。
图2 特征曲线示意图
0°≤H ≤15°:挤压破坏模式30°≤H ≤60°:剪脱破坏模式75°≤H ≤90°:净拉断破坏模式
当H 在以上3个范围之间取值时,发生2种破坏
模式的综合破坏。
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230?西北工业大学学报第26卷
2 算 例
为了验证改进后的考虑了螺栓拧紧力矩影响的特征曲线法正确性与有效性,利用本文所改进的方法对不同几何尺寸的单螺栓复合材料层压板连接接头强度进行分析预测,所计算结果与参考文献[6]中的实验结果和计算结果进行了比较分析。2.1 模型建立
采用本文提出的改进的特征曲线法计算了复合
材料层压板螺栓连接接头强度,接头的几何尺寸如表1中所示,材料为T 300-QY 8911,其单向板性能为:纵向弹性模量:E 1=135GPa,横向弹性模量:E 2=8.8GPa,泊松比:M 12=0.33,面内剪切模量:G 12=4.47GPa,纵向拉伸强度:X t =1.548GPa,纵向压缩强度:X c =1.226GPa ,横向拉伸强度:Y t =0.0555GPa ,横向压缩强度:Y c =0.218GPa,面内剪切强度:S =0.0899GPa;层压板采用对称铺层,螺栓采用30GrM nSiA 材料,弹性模量:E 3=200GPa ,泊松比:M =0.3。
表1 层合板几何尺寸及各铺层比例
试件编号
试件尺寸l /mm ×w /mm 孔径d /mm 端距e /mm 厚度t /mm 铺层比例0°/45°/-45°/90°1200×601040 4.8(30/30/30/10)2160×48832 4.8(30/30/30/10)3
160×36
6
24
4.8
(30/30/30/10)
采用Patran/Nastran 大型有限元软件对复合材
料螺栓连接接头建立基于间隙接触单元的二维有限元模型,由于螺栓连接接头几何和外载荷形式的对称性,为了简便计算,取接头的一半为研究对象,所建螺栓连接接头的有限元模型如图3所示,采用QUAD 4壳单元模拟复合材料板和螺栓,对螺栓和复合材料板的接触问题采用GAP 接触单元进行模
拟。
图3 连接接头的有限元模型(试件1)
2.2 压缩特征长度计算
以试件1为例,承压实验有限元模型端部固定,在螺栓上分别施加10kN 和8kN 的挤压载荷,通过应力分析计算,所确定特征长度如图4所示,在2种不同外部挤压载荷作用下,所得到的压缩特征长度大小相同,为1.18m m 。
由图4可知压缩特征长度与所施加的外部挤压载荷的大小是没有关系的,在任意挤压载荷作用下所确定的压缩特征长度均相同,也必然等于施加含孔板挤压破坏载荷时所确定的压缩特征长度。说明
本文采用的施加任意挤压载荷来确定压缩特征长度
图4 压缩特征长度确定(试件1)
是可行的。
经计算,试件2和试件3的压缩特征长度分别为0.94mm 和0.71mm 。2.3 拉伸特征长度计算
以试件1为例,拉伸实验有限元模型一端固定,在另一端分别施加10kN 和15kN 的拉伸载荷,通过应力分析和计算,所确定的拉伸特征长度如图5如示,在2种不同的外部拉伸载荷作用下,所确定的拉伸特征长度相同,为5.78mm 。
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231?第2期陈鹏飞等:一种工程适用的复合材料螺栓连接强度分析方法
图5 拉伸特征长度确定(试件1)
由图5可知拉伸特征长度与所施加的外部拉伸载荷的大小是没有关系的,在任意拉伸载荷作用下所计算的拉伸特征长度均相同,也必然等于施加拉伸破坏载荷所确定的特征长度。说明本文采用的施加任意拉伸载荷来确定拉伸特征长度是可行的。
经计算,试件2和试件3的拉伸特征长度分别为4.62mm和3.65mm。
2.4 失效载荷计算及结果分析
根据所得到的拉伸和压缩特征长度,确定各个试件的特征曲线。本算例中3种试件的螺栓直径分别为6m m、8mm、10m m,所加螺栓拧紧力矩分别为6N?m、11N?m、18N?m。根据拧紧力矩与侧压的数学关系求得3种试件的侧向压强基本相同,约为60M Pa,而螺栓的最佳侧压值约为55M Pa,所以这里的K取值0.9。
对接头进行应力分析,采用Yamada-Sun失效判据对所确定的特征曲线上的单元进行失效判断,确定失效载荷,通过计算,得到采用本文改进的特征曲线法计算的各接头的失效载荷如表2所示。
表2 各试件失效载荷
试件号
实验值[6]累积损伤法[6]本文方法
失效载荷/N失效载荷/N误差/%失效载荷/N误差/%试件14839047260 2.350500 4.36试件24421042370 4.245470 2.86试件334120339700.4341400.09
本文计算的失效载荷与文献[6]中的实验值及前人所用累计损伤法所得结果进行比较,如表2所示,采用本文所述方法计算的螺栓连接接头的失效载荷跟实验值吻合较好,误差在4.36%以内;与前人用累计损伤法计算所得到的结果相比,误差略大(累积损伤法最大误差为4.2%)。
由此可知,建立二维有限元模型,采用本文所述的特征曲线法计算和预测复合材料层压板螺栓连接接头的失效载荷是可行的,计算精度是满足工程需要的。3 结 论
(1)本文采用改进的特征曲线法对螺栓连接接头承载能力进行了计算分析,通过与实验结果及前人所用累积损伤法的结果[6]比较,最大误差在4.36%以内,满足工程精度要求。
(2)采用施加任意载荷计算所得拉伸/压缩特征长度均相同,所以与施加破坏载荷所确定的拉伸/压缩特征长度值也相同。证明可完全通过数值方法确定特征曲线,而不需要任何实验。
(3)建立简单的二维有限元模型,在完全数值特征曲线法基础上引进侧压系数的概念能有效地模拟螺栓拧紧力矩及垫圈侧压的影响,方法简单,适合工程应用。
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232
?西北工业大学学报第26卷
参考文献:
[1] Whit ney J M ,N uismer R J.Str ess F ra ct ur e Crit eria for L aminated Co mpo sites Co ntaining Stress Concent ration.J
Co mpos M ater ,1974,10:253～265
[2] Chang F K ,Scott R A .Str engt h o f M echanically F astened Co mpo site Joint s .J Co mpos M ater ,1982,16:470～494[3] Hamada H,M aekaw a Z I.Str ength Pr edictio n of M echanically Fa st ened Q uasi-I so tr opic Car bon/Epox y Joint s.J Co mp-o s M ater ,1996,30:1596～1612
[4] K w eon Jin-Hw e,A hn Hy onsu,Choi Jinho.A N ew M et hod to Det ermine t he Char acterist ic L eng ths of Com po site
Joints without T esting .Co mposite Str uctures ,2004,66:305～315
[5] Yi Xiao,T akashi Ishikawa.Bearing St rengt h and F ailure Behav ior o f Bolted Composit e Joints (P art I:Ex per imental
Investig ation).Composit es Science and T echnolo gy ,2005,65:1022～1031
[6] 顾亦磊,赵美英.复合材料层合板螺栓连接失效分析.航空计算技术,2006,36(2):110～113
G u Y ilei ,Zhao M eiying .Failur e A naly sis o f Com po site Bolted Joints .Aer onautical Co mput ing T echnique ,2006,36(2):110～113(in Chinese)
Improving Method for Analyzing Strength of
Composite Material Bolted Joint
Chen Pengfei ,Zhao M eiying ,M u Penggang ,Wan Xiaopeng
(Co lleg e of A ero naut ics ,N or thw est ern Po ly technical U niver sity ,Xi ′an 710072,China )
Abstract :Kw eo n Jin-H we calculated fairly accurately the str ength o f com po site mater ial joint [4]
but in the
case o f bolted joint ,Ref .4did not consider the effect of tightening torque on strength .We impr ove the metho d of Ref .4by taking such effect into consider ation .In the full paper ,w e ex plain o ur improvements in som e detail;in this abstract,w e just add som e pertinent r em arks to listing the tw o to pics of explanation.T he first to pic is:numerical character istic cur ve metho d.Its four subtopics ar e:the deter mination of co mpr essional characteristic length (subtopic 1.1),the determination of tensile characteristic length (subtopic 1.2),the char acter istic curve method that considers the tig htening torque of a bo lt (subtopic 1.3)and failure criterion (subtopic 1.4).In subtopic 1.3,w e obtain the im pro ved characteristic curve method as show n in eq .(3)in the full paper by taking into co nsideratio n the com bined effect o f the size of the w asher of a bolt ,its tig htening torque and lateral pressure .T he second topic is :num erical example.In this topic,w e use the im pr oved characteristic curve metho d to analy ze the strengths of three specimens w ith different g eom etrical dim ensio ns of a certain type of com po site material bolted joint .T he calculation results ,show n in Figs .4and 5and T able 2in the full paper ,indicate preliminarily that the failure lo ads o f bolted joint specimens calculated w ith o ur im prov ed characteristic curv e m ethod are in g ood agreement w ith the ex perimental values in Ref.6,the m ax imum error being 4.36%.T he calculation r esults also show that the characteristic curv es can be calculated totally w ith our numerical metho d without resor ting to ex periments .
Key words :bo lted jo ints,composite mater ials,characteristic curv e m ethod,tig htening torque,tensile
characteristic leng th ,com pr essional characteristic length
?
233?第2期陈鹏飞等:一种工程适用的复合材料螺栓连接强度分析方法
螺纹连接重要习题.(汇编)
《螺纹连接练习题》 一、单选题(每题1分) 1. 采用凸台或沉头座其目的为。 A 便于放置垫圈 B 避免螺栓受弯曲力矩 C 减少支承面的挤压应力 D 增加支承面的挤压应力 2. 联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。 A 平稳性 B 效率高 C 螺距大 D 螺距小 3. 连接用的螺纹，必须满足条件。 A 不自锁 B 传力 C 自锁 D 传递扭矩 4. 单线螺纹的螺距导程。 A 等于 B 大于 C 小于 D 与导程无关 5. 同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是。 A 便于装配 B 为了外形美观 C 使结合面受力均
匀 D 减少摩损 6. 用于联接的螺纹，其牙形为。 A 矩形 B 三角形 C 锯齿形 D 梯形 7. 螺纹的标准是以为准。 A 大径 B 中径 C 小径 D 直径 8. 螺纹的危险截面应在上。 A 大径 B 小径 C 中径 D 直径 9、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹 10、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹 11、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。 A双头螺柱联接B螺栓联接C螺钉联接D紧定螺钉联接12、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。
A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接D紧定螺钉联接13、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。 A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接D紧定螺钉联接14、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。 A0.105 B 0.115 C 0.1115 D 0.104 15、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。 A增加拧紧力B增加扳手力臂C使用测力矩扳手或定力矩扳手 16、螺纹联接防松的根本问题在于__________。 A增加螺纹联接的轴向力B增加螺纹联接的横向力 C防止螺纹副的相对转动D增加螺纹联接的刚度17、螺纹联接预紧的目的之一是__________。
螺纹连接习题解答(讲解)
螺纹连接习题解答 11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数 f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6 级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接 允许的最大牵引力。 解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R。解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R。 解题要点： （1）求预紧力F′： 由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应力：[σ]=σS/S =240/1.35 MPa=178 MPa ，查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd21/4）≤[σ] MPa 得： /（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N F′=[σ]πd2 1 =7535 N （2）求牵引力F R： =7535×0.15×2×由式（11—25）得F R=F′fzm/K f
1/1.2N=1883.8 N （取K =1.2） f 11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓 GB27—88）连接，结构尺寸如图所示。两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。试求：（1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩T max。（2）若传递的最大转矩T max不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数K f=1.2）。 解题要点： （1）计算螺栓组连接允许传递的最大 转矩T max： 该铰制孔用精制螺栓连接所能传递 转矩大小受螺栓剪切强度和配合面 挤压强度的制约。因此，可先按螺栓剪 切强度来计算T max，然后较核配合面挤 压强度。也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出T max，取其值小者。本解按第一种方法计算 1）确定铰制孔用螺栓许用应力 由螺栓材料Q235、性能等级 5.6级知： σs300MPa 被连接件材料HT200 = σb500MPa、= = σb200MPa 。 （a）确定许用剪应力
第八章(焊缝、螺栓连接)--钢结构习题参考解答
8.4 有一工字形钢梁，采用I50a （Q235钢），承受荷载如图8-83所示。F=125kN ，因长度不够而用对接坡口焊缝连接。焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量属Ⅱ级，对接焊缝抗拉强度设计值2205/w t f N mm =，抗剪强度设计值2120/w v f N mm =。验算此焊缝受力时是否安全。 图8-83 习题8.4 解： 依题意知焊缝截面特性： A=119.25cm 2，Wx ＝1858.9cm 3,Ix=46472cm 4,Sx=1084.1cm 3 ,截面高度h=50cm ，截面宽度b=158mm ，翼缘厚t=20mm ，腹板厚tw=12.0mm 。 假定忽略腹板与翼缘的圆角，计算得到翼缘与腹板交点处的面积矩S 1=20×158×（250－10） =7.584×105mm 3 。 对接焊缝受力：125V F kN ==；2250M F kN m =?=? 焊缝应力验算： 最大正应力：622 3 25010134.5/205/1858.910w t x M N mm f N mm W σ?===<=? 最大剪应力：33 224125101084.11024.3/120/464721012 w x v x w VS N mm f N mm I t τ???===<=?? 折算应力： 22127.2/205/w zs t N mm f N mm σ=<= 故焊缝满足要求。 8.5 图8-84所示的牛腿用角焊缝与柱连接。钢材为Q235钢，焊条用E43型，手工焊，角焊缝强度设计值2f 160/w f N mm =。T=350kN ，验算焊缝的受力。
螺纹联接练习题
连接 一、判断 01. 一个双线螺纹副,螺距为4mm,则螺杆相对螺母转过一圈时,它们沿轴向相对移动的距离应为4mm。( ) 02. 三角形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高，所以是常用的连接螺纹。( ) 03. 设计外载荷是轴向变载荷的紧螺栓连接，除考虑螺栓的静强度外，还必须验算其疲劳强度。 ( ) 04. 普通螺栓连接的强度计算，主要是计算螺栓的剪切强度。( ) 05. 对受轴向变载荷的普通螺栓连接适当增加预紧力可以提高螺栓的抗疲劳强度。( ) 06. 受横向载荷的螺栓组连接中的螺栓必须采用有铰制孔的精配合螺栓。( ) 07. 受轴向载荷的紧螺栓连接的螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。( ) 08. 在受轴向变载荷的紧螺栓连接中，使用柔性螺栓，其主要作用是降低螺栓的应力幅。( ) 09. 受翻转（倾覆）力矩作用的螺栓组连接中，螺栓的位置应尽量远离接合面的几何形心。( ) 10. 在受轴向变载荷的紧螺栓连接结构中，在两个被连接件之间加入橡胶垫片，可以提高螺栓疲劳强度。( ) 二、选择 1.常见的连接螺纹是_________。 A.左旋单线 B.右旋双线 C.右旋单线 D.左旋双线 2. 相同公称尺寸的三角形细牙螺纹和粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，小径大，故细牙螺纹的_______。 A.自锁性好，钉杆受拉强度低 B.自锁性好，钉杆受拉强度高 C.自锁性差，钉杆受拉强度高 D.自锁性差，钉杆受拉强度低 （强度——指螺纹杆的承载能力。） 3. 用作调节或阻塞的螺纹，应采用_____。 A.三角形粗牙螺纹 B.矩形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.三角形细牙螺纹 4. 标注螺纹时______。 A.右旋螺纹不必注明 B.左旋螺纹不必注明 C.左、右旋螺纹都必须注明 D.左、右旋螺纹都不必注明 5. 连接用的螺母、垫圈的尺寸(型号)是根据螺栓的______选用的。A.中径d2 B.小径d1 C.大 径d D.钉杆直径 6. 管螺纹的公称直径是指______。 A.螺纹的外径 B.螺纹的内径 C.螺纹的中径 D.管子的内径 三、填空 1. 普通螺栓的公称直径为螺纹______径。
螺栓联接习题及解答
习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。 A. 好 B. 差 C. 相同 D. 不一定 2 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。 A. 牙根强度高，自锁性能好 B. 传动效率高 C. 防振性能好 D. 自锁性能差 3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。 A. 螺距和牙型角 B. 升角和头数 C. 导程和牙形斜角 D. 螺距和升角 4 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用。 A. 升角小，单线三角形螺纹 B. 升角大，双线三角形螺纹 C. 升角小，单线梯形螺纹 D. 升角大，双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。 A. 三角形细牙螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 多线的三角形粗牙螺纹 6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。 A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切与拉伸 D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用 7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的 倍。 A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。 A. 螺栓的横截面受剪切 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受剪切与挤压 D. 螺栓受拉伸与扭转作用 9 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。 A. 单线矩形螺旋副 B. 单线梯形螺旋副 C. 双线矩形螺旋副 D. 双线梯形螺旋副 10 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。 A. 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小每圈螺纹牙上的受力 11 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。 A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本
螺栓连接例题
一受轴向外载荷F ＝1000 N 的紧螺栓联接，螺栓的刚度为C 1，被联接件的刚度为C 2，且2C ＝81C ；预紧力F 0＝1000 N 。试求螺栓中的总拉力2F 和被联接件中的残余预紧力F 1。 螺栓总拉力N 11.11110008100002=?++=++=b b b b b C C C F Cm C C F F 被联接件中剩余预紧力 N 1.111100088100001=?+-=+-=m b m m b m C C C F C C C F F 用4个M12普通螺钉把板1固定在零件3上，零件1与3之间有摩擦片2，各零件之间摩擦系数μ=0.13，螺钉强度级别为5.6级，σS MPa =300，安全系数S =4.5；防滑系数(可靠性 系数)K f =
解： 向螺栓组形心简化T F =?175，F F Q = F Tr r T nr F F T i ===?=∑max ()()().2 175425175 [][] N .7205)203.14/()5.4/300(5 .4/300)/()203.14(5 .4/300)/()3.14(2013.0/23.1/225.075.125.04//212121max f P T max P =?? ? ??= '?==?=='=+=+====d F d F d F F F F K F F F F F F F F F n F F ππσπσμ≤≤≤ 图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，已知作用于轴承盖上的力F Q ＝10.4kN ，螺钉材料为Q235钢，屈服极限MPa 240S =σ，取残余预紧力F 1为工作拉力的0.4倍，不控制预紧力，取安全系数[]4=S ，求螺栓所需最小直径。
螺纹连接重要习题
一、单选题(每题1分) 1. 采用凸台或沉头座其目的为。 A 便于放置垫圈 B 避免螺栓受弯曲力矩 C 减少支承面的挤压应力 D 增加支承面的挤压应力 2. 联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。 A 平稳性 B 效率高 C 螺距大 D 螺距小 3. 连接用的螺纹，必须满足条件。 A 不自锁 B 传力 C 自锁 D 传递扭矩 4. 单线螺纹的螺距导程。 A 等于 B 大于 C 小于 D 与导程无关 5. 同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是。 A 便于装配 B 为了外形美观 C 使结合面受力均匀 D 减少摩损 6. 用于联接的螺纹，其牙形为。 A 矩形 B 三角形 C 锯齿形 D 梯形 7. 螺纹的标准是以为准。 A 大径 B 中径 C 小径 D 直径 8. 螺纹的危险截面应在上。 A 大径 B 小径 C 中径 D 直径 9、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。 A三角形螺纹 B梯形螺纹 C锯齿形螺纹 D矩形螺纹
10、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。 A三角形螺纹 B梯形螺纹 C锯齿形螺纹 D矩形螺纹 11、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。 A双头螺柱联接 B螺栓联接C螺钉联接 D紧定螺钉联接 12、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。 A螺栓联接 B螺钉联接C双头螺柱联接 D紧定螺钉联接 13、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。 A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接 D紧定螺钉联接 14、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。 B C D 15、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。 A增加拧紧力 B增加扳手力臂 C使用测力矩扳手或定力矩扳手 16、螺纹联接防松的根本问题在于__________。 A增加螺纹联接的轴向力 B增加螺纹联接的横向力 C防止螺纹副的相对转动 D增加螺纹联接的刚度 17、螺纹联接预紧的目的之一是__________。 A增强联接的可靠性和紧密性 B增加被联接件的刚性 C 减小螺栓的刚性 18、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力为F″，其螺
螺纹连接重要习题
螺纹连接重要习题
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《螺纹连接练习题》 一、单选题(每题１分) 1. 采用凸台或沉头座其目的为。 A 便于放置垫圈Ｂ避免螺栓受弯曲力矩 C 减少支承面的挤压应力Ｄ增加支承面的挤压应力 2．联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。 Ａ平稳性Ｂ效率高 C 螺距大 D 螺距小 3. 连接用的螺纹,必须满足条件。 A 不自锁 B 传力 C 自锁 D 传递扭矩 ４. 单线螺纹的螺距导程。 A 等于 B 大于 C 小于Ｄ与导程无关 5．同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是。 A 便于装配 B 为了外形美观Ｃ使结合面受力均匀 D 减少摩损 6. 用于联接的螺纹，其牙形为。 A 矩形Ｂ三角形Ｃ锯齿形 D 梯形 7. 螺纹的标准是以为准。 Ａ大径Ｂ中径 C 小径 D 直径 8. 螺纹的危险截面应在上。 A 大径Ｂ小径 C 中径 D 直径 ９、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。
A三角形螺纹 B梯形螺纹 C锯齿形螺纹Ｄ矩形螺纹 10、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是＿__＿______。 A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹Ｄ矩形螺纹 11、当两个被联接件不太厚时,宜采用__________。 A双头螺柱联接Ｂ螺栓联接C螺钉联接 D紧定螺钉联接 12、当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用_＿_＿____＿_。 A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接Ｄ紧定螺钉联接 13、当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且联接不需要经常拆装时,往往采用＿____＿____。 A螺栓联接B螺钉联接Ｃ双头螺柱联接Ｄ紧定螺钉联接 14、普通螺纹的牙型角α为60ｏ,当摩擦系数μ=0．1０时,则该螺纹副的当量摩擦系数μv=__＿____＿_＿。 A0.105 B ０．115 C 0.1１1５Ｄ０.104 15、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法,例如_____＿____。 Ａ增加拧紧力Ｂ增加扳手力臂Ｃ使用测力矩扳手或定力矩扳手 16、螺纹联接防松的根本问题在于___＿______。 A增加螺纹联接的轴向力B增加螺纹联接的横向力 C防止螺纹副的相对转动Ｄ增加螺纹联接的刚度 １7、螺纹联接预紧的目的之一是______＿_＿＿。 A增强联接的可靠性和紧密性B增加被联接件的刚性 Ｃ减小螺栓的刚性
钢结构工程用钢材连接件试题B卷答案
江苏省建设工程质量检测人员岗位合格证考核试卷 钢结构工程用钢材连接件B卷 （满分100分，时间80分钟） 姓名考试号单位 一、单项选择题（每题1分，共计40分） 1 对于对接接头横向弯曲试验，应从产品或试件的焊接接头上截取试样。 A）横向 B）纵向 C）轴线分析 D）任意方向 2 不同的标距对试样的的测定影响明显。 A）屈服强度 B）抗拉强度C）断后伸长率 D）屈服点延伸率 3在试验加载链装配完成后，在，应设定力测量系统的零点。 A）试样两端被夹持之前 B）试验加载之前 C）试样两端被夹持之后 D）试验加载之后 4高强度螺栓进行扭矩系数试验时，应同时记录环境温度，试验所用的机具、仪表和连接副均应放置在该环境内至少小时以上。 A） 4 B）2 C）24 D）48 5 螺栓球不得有过烧、裂纹及褶皱。每种规格抽查 %,且不应少于只。 A）1 1 B）2 2 C）5 3 D）5 5 6 高强度螺栓摩擦型连接方式与承压型连接方式的区别是。 A）螺栓等级不同 B）使用阶段极限状态不同 C）承载力极限状态不同 D）螺栓施工方法不同 7进行高强度螺栓连接副扭矩系数试验时，螺栓预拉力值P应控制在规定的范围，超出范围者，所测得的扭矩系数。 A）应修正 B）有效 C）无效 D）应减半 8为了得到直的试样和确保试样与夹头对中，可施加不超过预期屈服强度的 %相应的预拉力。 A）1 B）2 C）5 D）10 9焊接接头试样钢材取样要求厚度超过 mm时，不得采用剪切方法。
A）6 B）8 C）10 D）12 10 高强度螺栓连接抗滑移系数试验应采用摩擦面的栓拼接的拉力试件 A）双 2 B）双 1 C）单 1 D）单 2 11进行普通螺栓实物最小拉力载荷试验时，承受拉力载荷的旋合的螺纹长度应为倍以上螺距。 A）2 B）4 C）6 D）8 12扭矩系数测定装置中使用的扭矩扳手准确度级别不低于JJG 707-2003中规定的 级。 A）1 B） 2 C）3 D）0.5 13 原始横截面积的测量和计算值,要求以计算试样原始横截面积。A．实测横截面积 B．公称横截面积 C．标称横截面积 D．估算横截面积 14 检测机构应不受任何单位和个人的干预和影响，确保检测工作的。A．独立性和可靠性 B．真实性和准确性 C．可靠性和公正性D．独立性和公正性 15进行普通螺栓实物最小拉力载荷试验时，断裂应发生在。 A）螺母 B）螺栓头部C）螺纹部分 D）螺栓头与杆部的交接处16每组连接副扭矩系数的平均值应为，标准偏差小于或等于0.010。 A．0.115～0.150 B．0.110～0.150 C．0.120～0.150 D．0.110～0.160 17 总延伸率：试验中任一时刻引伸计标距的总延伸包括与引伸计标距Le之比的百分率。 A．弹性延伸 B．塑性延伸 C．标距 D．弹性延伸和塑性延伸18 检测高强度螺栓连接副力学性能时，垫圈应朝向螺母支撑面。试验时，垫圈不得转动，否则试验无效。 A．任意一侧 B．无导角的一侧C．有导角的一侧 D．平整的一侧19 高强度螺栓连接副应检测抗滑移系数，请问抗滑移系数最大值为多少A．0.40 B．0.45 C．0.50 D．0.55 20 扭剪形高强度螺栓芯部硬度试验在距螺栓末端等于螺纹直径D的截面上，对
高强度螺栓连接的设计计算.
第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 （中国建筑标准设计研究院，北京100044） 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 （G设计规范》B50017—2003）（简称钢规）指出目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大，所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏，其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出，摩擦面滑移量不大，因螺栓孔隙仅为115?2mm,而且不可能都偏向一侧，可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的，对结构构件定位影响不大，可以节省很多螺栓，这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中，一律采用摩擦型；第二阶，摩擦型连接成为承压型连接，要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力，其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计，虽然螺栓用量省了，但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏，房屋将不再成为整体，势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低，但地震的发生目前仍无法准确预报，低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多，但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的，现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高，结构按弹性设计允许摩擦面滑移，简直不可思议，只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来，笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式（图1）,类似破坏形式也常见于节点板连接，是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震，是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏，受到国际钢结构界的广泛关注。
螺栓联接的强度计算
螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。 1.松螺栓联接 松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷F，故 螺栓危险截面拉伸强度条件为： 设计公式： ——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/， 许用应力及安全系数见表3-4-1。 2.紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况： （1）受横向工作载荷的紧螺栓联接
(a)普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横向载荷。因螺栓杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷，而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。 （b)铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺栓联接。此时，螺栓孔为铰制孔，与螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这种联接的失效形式有两种：①螺杆受剪面的塑性变形或剪断；②螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件: 剪切强度条件: 挤压强度条件: (2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 现实生活中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向外载荷的联接。右图其受力分析图，在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力 ，接合面受压力；工作时，在轴向工作载荷作用下，接合面有分离趋势，该处压 力由减为，称为残余预紧力，同时也作用于螺栓，因此，螺栓所受总拉力应 为轴向工作载荷与残余预紧力之和，即: = + .
机械设计习题集答案第十五章螺纹连接(解答)
15—4 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级， 装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。 解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦 力来传递横向外载荷F R 。解题时，要先求出螺栓组所 受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算 准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R 。 题15—4图 解题要点： （1）求预紧力F ′： 由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa ，查教材表11—5（a ），取S=1.35，则许用拉应力： [σ]= σS /S =240/1.35 MPa=178 MPa ， 查（GB196—86）M10螺纹小径d 1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F ′/（πd 21/4）≤[σ] MPa 得： F ′=[σ]πd 21/（4×1.3）=178 ×π×8.3762 /5.2 N =7535 N （2） 求牵引力F R ： 由式（11—25）得F R =F ′fzm/K f =7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N （取K f =1.2） 分析与思考： （1）常用螺纹按牙型分为哪几种？各有何特点？各适用于什么场合？连接螺纹用什么牙型？传动螺纹主要用哪些牙型？为什么？ 答：根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。例如三角形螺纹，由于它的牙形角α较大，当量摩擦角υρ也较大（βρυυcos arctan arctan f f ==），分 析螺纹的效率() υρη+ψψ=tan tan 和自锁条件 Ψυρ≤，可知三角形螺纹效率较低，但自锁条件较好，因此用于连接。同理可知矩形、梯形和锯齿形螺纹等当量摩擦角υρ较小，效率较高，自锁条件较差，因此用于传动。 （2）从自锁和效率的角度比较不同线数螺纹的特点，为什么多线螺纹主要用于传动？螺纹线数一般控制在什么范围内？为什么？ 答：当螺纹副的当量摩擦系数一定时，螺纹线数越多，螺纹升角越大，效率越高，越不易自锁，
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法
一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T=49N.m 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面0.1 0.12 一般工表面0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化0.2 0.24 镀锌0.18 0.22 粗加工表面- 0.26-0.3 取K＝0.28，则预紧力 F＝T/0.28*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2
外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =0.51σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa 强度条件： =392.6≤730*0.8=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 () 203 1tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσπ =≤
螺纹连接强度计算
新产品最新动态技术文章企业目录资料下载视频/样本反馈/论坛 技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评投稿发表科技文章 螺纹联接设计：单个螺栓联接的强度计算 newmaker 螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效 多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓 的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d，以及螺母和垫圈等联接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓联接强度计算
图15.3 松螺栓联接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。）外，联接并不受力。图1所示吊钩尾部的联接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷(N)时，其强度条件为 或 式中：d1--螺纹小径，mm； σ1--松联接螺栓的许用拉应力，Mpa。 2. 受拉紧螺栓联接的强度计算 根据所受拉力不同，紧螺栓联接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三类。 ①只受预紧力的紧螺栓联接 图为靠摩擦传递横向力F的受拉螺栓联接，拧紧螺母后，这时螺栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4F`/πd12外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转剪应力： 对于M10～M68的普通螺纹，取d1、d2和λ的平均值，并取ρ`=arctan0.15，得τ≈0.5σ。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四强度理论，当量应力σe为
螺纹连接(25题)
螺纹联接（25题） 1．一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ =30mm的铸铁支架上，螺栓的布置有 1 （a）、（b）两种方案，如图所示。 已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa、[τ]=96MPa，钢板[σ]P=320MPa，铸铁[σ]P1=180MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数K f =1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。 托架螺栓组联接 （1）试比较哪种螺栓布置方案合理？ （2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接时的螺栓直径。 解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子。解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载荷FΣ和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。然后将这两种简单载荷分配给各个螺栓，找出受力最大的螺栓，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求出合成载荷。在外载荷与螺栓数目一定的条件下，对不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的载荷是不同的，显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比较合理的螺栓布置方案。若螺栓组采用铰制孔用螺栓连接，则靠螺栓光杆部分受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，其设计准则是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度，可按相应的强度条件式，计算受力最大螺栓危险剖面的直径。若螺栓组采用普通螺栓连接，则靠拧紧螺母使被连接件接合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷。在此情况下，应先按受力最大螺栓承受的横向载荷，求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连接，受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径d1；最后根据d1查标准选取螺栓直径d，并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度。 解题要点： 1．螺栓组连接受力分析
ABAQUS高强螺栓连接分析实例
高强螺栓梁柱节点连接（铰接-通用接触） 1.概况 建立简单的梁柱铰接节点模型，意在全过程演示解决此类问题的具体操作流程。其中，模型尺寸的选取随心所欲，材料均采用理想弹塑性材料，接触则只定义了切向行为，摩擦系数0.45。 2. Part部分 2.1 part-column 三维+可变形+实体+拉伸……以毫米为单位绘制HW350*350*12*19标准宽翼缘H型钢的草图，拉伸1000。 2.2 part-beam 三维+可变形+实体+拉伸……以毫米为单位绘制HN500*200*10*16标准窄翼缘H型钢的草图，拉伸1000。并在一端适当位置开5*R10螺栓孔径。 Part-column part-beam 2.3 part-bolt-1
三维+可变形+实体+拉伸……以毫米为单位建立杆径为20mm，帽径为35mm， 杆长40mm的螺栓杆部分（其中帽厚度为10mm）。在杆径节点板与梁腹板交界面建立基准面并分区（载荷步中施加螺栓荷载所需的内部面），并在螺杆中心轴建立基准轴线（施加螺栓荷载是用到）。 Part-bolt-1 part-bolt-2 part-plate 2.4 part-bolt-1 三维+可变形+实体+拉伸……以毫米为单位建立帽径为35mm，孔径为20mm，厚度为10mm的螺帽部分。 2.5 part-plate 三维+可变形+实体+拉伸……以毫米为单位建立节点板95*398mm，并在相 对应位置建立5*R20螺栓孔径。 2.6 part-column-plate 柱与节点板通过布尔运算连接成一个整体。在装配模块中将板定位到相应位置后，利用合并命令生成新部件part-column-plate。 2.7 part-bolt 本例不着重考虑螺栓的受力情况，因此未建螺纹模型，栓杆与栓帽考虑施加
螺纹联接复习题
螺纹联接复习题
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螺纹联接 一、是非题 N 1、受预紧力和轴向工作载荷的螺栓,其总拉力为预紧力与工作拉力之和。 N 2、在螺栓工作拉力与残余预紧力不变的情况下，增加螺栓和被联接件的刚度，可以收到提高螺栓疲劳强度的效果。 N３、在螺栓工作拉力和剩余预紧力不变的情况下，增加螺栓的刚度和减少被联接件的刚度，都可以收到提高螺栓疲劳强度的效果。 N 4、联接受轴向载荷后,螺栓的总拉力等于预紧力与工作拉力之和。 Ｎ５、为提高联接螺栓的疲劳强度，可以加大螺栓直径。 Ｎ6、受横向载荷的普通螺栓所受的载荷是工作载荷加剩余预紧力。 N ７、在受轴向变载荷的螺栓联接中，为了提高螺栓的疲劳强度，可采用增大螺栓刚度的办法来实现。 Ｎ8、受横向变载荷的普通螺栓中,螺栓所受力为静载荷。 Y 9、对受轴向载荷的普通螺栓联接适当预紧可以提高螺栓的抗疲劳强度。 Ｎ１０、铰制孔用螺栓适用于承受轴向载荷的联接。 Y 11、在λ相同的前提下,梯形螺纹较三角螺纹的传动效率高。 N 1２、紧螺栓联接的螺栓强度公式中，1.3是安全系数。 Y 13、对于受轴向载荷的紧螺栓联接，当螺栓、被联接件刚度和预紧力都不变时，增大工作载荷，残余预紧力必然减小。 Y １４、振动冲击较大地方应采用机械防松。 N １5、细牙普通螺纹,牙细不耐磨,容易滑扣，所以自锁性能不如粗牙普通螺纹。 Ｎ16、受交变横向载荷作用的普通螺栓联接,在正常工作时螺栓杆所受到的拉力不变。 N １7、受横向载荷普通螺栓连接,是靠螺栓受剪切和挤压平衡外载荷。 N １8、粗牙螺纹的螺距和升角较大，所以容易自锁。 N 1９、在承受轴向变载荷的紧螺栓连接中,采用空心杆螺栓的作用是减轻连接的重量。 Y ２0、对于受扭矩作用的螺栓组连接,螺栓布置得越远离螺栓组中心越好。 二、选择题 1、采用凸台或沉头座作为螺栓头或螺母的支承面，是为了 A 。