關(guān)于螺栓聯(lián)接

1、關(guān)于螺栓、法蘭、預(yù)緊力的思考一直以來(lái)都很困惑，原因是我以前接觸的螺栓連接都是連接兩個(gè)材料是鋼鐵的物體，螺栓本身也是鋼鐵，而那時(shí)還要想辦法提高被連接物體的剛度，而我們現(xiàn)在連接的物體為鋁材，眾所周知，鋁比鐵要軟，彈性模量大約是鋼的1/3（鋼的彈性模量2.06e11Pa，鋁的彈性模量為7e10Pa）。大部分設(shè)計(jì)手冊(cè)和機(jī)械設(shè)計(jì)教材上，談到預(yù)緊力時(shí)，都會(huì)牽涉到兩個(gè)剛度問(wèn)題。螺栓自身剛度C1，被連接材料的剛度C2。受軸向載荷的普通螺栓聯(lián)接未擰緊 擰緊后工作前 工作時(shí)未擰緊時(shí)，螺栓未受力、無(wú)變形；被聯(lián)接件，未受力、無(wú)變形 擰緊后工作前，螺栓受拉，伸長(zhǎng)；被聯(lián)接件，受壓，縮短工作時(shí)，螺栓再加，總伸長(zhǎng),對(duì)應(yīng)拉力；

2、被聯(lián)接件，總壓縮量,聯(lián)接面間受壓 螺栓受到的總拉力=工作拉力+剩余預(yù)緊力。各力關(guān)系圖 螺栓剛度 被聯(lián)接件剛度 工作拉力總拉力剩余預(yù)緊力螺栓相對(duì)剛度被聯(lián)接件相對(duì)剛度以下為機(jī)械工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上摘錄的螺栓相對(duì)剛度系數(shù)我以為上述相對(duì)剛度應(yīng)該符合于被聯(lián)接材料為鋼材時(shí)適用。從螺栓總拉力公式中可以看出螺栓相對(duì)剛度越小，總拉力變化越少。典型的剛度計(jì)算公式：對(duì)于螺栓的剛度計(jì)算可以直接采用上述公式，但是對(duì)被聯(lián)接材料來(lái)說(shuō)，如何確定A才是關(guān)鍵。書(shū)本機(jī)械工程設(shè)計(jì)（Mechanical Engineering Desigh, Author: Joseph E.Shigley Charies R.Mischk

3、e）中提到：Ito has used ultrasonic technigues to determine the pressur distribution at the member interface. The results show that the pressure stays high out to about 1.5bolt radii. The pressure, however, falls off farther away from the bolt. Thus Ito suggests the use of Rotshcerspressure-cone method fo

4、r stiffness calculations with a variable cone angle. This method is quite complicated, and so here we choose to a simpler approach using a fixed cone angle.以下為該計(jì)算方法：對(duì)上部分考慮因此，如果上下部分厚度材料一樣，那么被聯(lián)接件的總體剛度如何確定D、d？D應(yīng)該對(duì)應(yīng)dwd應(yīng)該對(duì)應(yīng)的是孔徑對(duì)于角度的取值說(shuō)法不一：在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行版聯(lián)接與緊固中提到對(duì)被聯(lián)接件的剛度的如下算法：通過(guò)比較上訴公式，有如下規(guī)律：1、 被聯(lián)接件為薄圓筒時(shí)，被聯(lián)接件的應(yīng)

5、力分布相對(duì)均勻。2、 在外徑小于3dw時(shí)，應(yīng)力分布會(huì)受外徑大小的影響3、 當(dāng)外徑大于3dw時(shí)，被聯(lián)接件的應(yīng)力分布就不太受到外形的影響了。參考The results show that the pressure stays high out to about 1.5bolt radii。我想在此能否就法蘭的外徑大小做出這么一個(gè)結(jié)論：當(dāng)法蘭厚度比較小時(shí)，外徑到螺栓孔的中心，至少為1.5dw，當(dāng)法蘭比較厚時(shí)，以角度做個(gè)圓錐來(lái)確定外徑。不過(guò)從上述公式推導(dǎo)過(guò)程來(lái)看，該距離還應(yīng)該與法蘭厚度有關(guān)。關(guān)于法蘭厚度的選擇：我們認(rèn)為我們走進(jìn)了誤區(qū)：從強(qiáng)度上找法蘭的最佳厚度。 試想，預(yù)緊力一定下來(lái)，螺栓定下來(lái)，下面的受壓面積就定下來(lái)了，粗略估計(jì)應(yīng)力