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基于三维有限元模型的螺纹副承载力分布研究 倪佩韦 王胜春 张 烨 。 1山东建筑大学机 电工程学院 济南 250101 2山东省高校机械工程创新技术重点实验室 济南 250101 摘 要：结合 Pro／E、Hypermesh、Abaqus软件各 自的特点，建立螺栓联接的三维有 限元模型，依据 Yamamoto解析法分析了螺纹牙的变形并计算了螺栓 内外螺纹的应变，对螺纹副承载力分布进行模拟分析，通过 与 Yamamoto解析法进行对 比，验证了模型的有效性，为动态载荷下螺纹松动机理的研究打下了基础。 关键词：三维模 ；螺纹副；承载分布；Yamamoto解析法 中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号 ：1001—0785 (2015)l0—0033—05 Abstract：ConsideringvariousfeaturesofsoftwaresincludingPro／E，Hypermesh，andAbaqus，the3D finiteelement modelisbuiltfortheboltconnection．TheYamamotoanalyticalmethodisusedtoanalyzedeformationofthethreadtooth andcalculatethestrainoftheinternalandexternalthreads．Thesimulationanalysisisperformedonthebearingcapacityof thethreadpair．BycomparingwithYamamotoanalyticalmethod，themodelproveseffective，whichcanbuildthefounda— tionforstudyonthethreadloosenessmechanism underthedynamicload． Keywords：3D model；threadpair；bearingcapacity；Yanmmotoanalyticalmethod 栓螺母体变形协调条件求出承载力沿着螺纹牙的 0 前言 分布情况 。 在工业生产 中，螺纹联接被广泛应用在机械 随着有限元方法的应用和推广，借助有限元 设备的各个部位。螺纹联接能保持高精度 ，能够 法进行螺纹副承载力分布研究为多数研究者所采 产生较大的轴 向力，可实现 自锁，同时，还能实 用。利用有限元软件能够将材料非线性特性 以及 现大批量标准化生产，因此，其加工成本低，互 复杂的边界条件考虑在 内，并能够简化分析过程 换性好。螺纹联接的结构特性导致了螺纹接触之 和节约分析时间。有限元法 已成为研究螺纹副载 间受力载荷 的不均匀性及因螺纹牙根应力过于集 中出现 的剪切变形现象。因此 ，针对螺纹联接 的 荷分布、接触应力、螺纹牙集 中应力的主要方法。 结构特性进行螺纹副载荷规律 的研究分析具有重 0’Hara【建立了一个基于螺纹特征长度的二维轴对 要意义。 称模型，并利用 Heywood方程对其数值结果进行 早在20世纪，对螺纹牙的载荷分布和接触应 了验证。陈海平等在Ansys平台上建立了参数化的 力的研究就 已经展开 。研究者们多采用解析法， 螺纹副二维有限元模型，对螺纹副的承载力分布 建立数学模型，对螺纹副承载力分布进行研究计 规律进行 了研究和分析 ，并通过解析法和实验法 算 。Maduschka¨和Sopwithl2首先通过研究圆柱螺