中期报告受翻转力矩作用的螺栓组连接.doc

受翻转力矩作用的螺栓组连接实验中期进展报告书 团队名称： 飞 鸿 队 团队成员：沙舟 徐宜才 陈冠宇 指导老师： 葛 培 琪 2014年5月6日 一. 前期工作计划要点 我们的前期的计划：一是测量实验台数据，进行理论计算，推导出螺栓组连接中螺栓受力的公式，然后用计算机绘制出理想状态下螺栓的应变曲线；二是对实验台进行三维造型，进行有限元分析，比较与理论计算的差距； 按照团队政策声明与要求，我们的受翻转力矩作用的螺栓组连接实验如期进行，并且基本顺利。实验台实地检修完毕，测量数据完毕，螺栓组连接中螺栓受力的公式计算完毕，完成了理论计算并绘制出了理想状态下螺栓的应变曲线，我们还对实验台进行了初步的三维造型和有限元分析。 由于对ANSYS软件还不是很熟悉，有限元分析进行的不是很顺利，中期报告将涉及少量的ANSYS部分内容，下一阶段将充分利用软件建模与分析。 主要工作进展和阶段性成果 理论计算 通过对实验台进行测绘，并结合参考书以及请教实验老师，我们对实验台中的12根螺栓进行了理论分析和计算，具体内容如下： （1）求系统自重G0 a.绿色杠杆： 考虑到杠杆式均质的，忽略圆孔，只要测量质量即可，测得绿色杠杆质量为。杠杆长674mm。 重心位置： b.红色杠杆： 考虑到杠杆式均质的，忽略圆孔，只要测量质量即可。借一测力计，经调零，后测得红色杠杆质量。杠杆长680mm。 重心位置： c.托架： 钢的密度： 托架梯形凸台体积： 梯形凸台质量： 与凸台连接的长方形体积： 长方体质量： 凸台中心在x方向上的位置，则：， 长方体的重心： 设整体重心在x方向上的位置，则： ， 即， d.秤砣：5kg e.秤托：4.5kg f. 绿色杠杆自重给红色杠杆的力为q，则（g=9.8m/）： 红色杠杆自重和q 给凸台的力为w，则： 若不考虑对螺栓剪切力的影响： 若只考虑翻转力矩，则托架自重产生的影响等效到Q的分量上时， （经力矩平衡计算，杠杆比为1：95） (2)螺栓的应力应变公式 砝码力G及系统自重折算到砝码上的力。经杠杆系统的放大 ，等效为作用在托架的力: 螺栓组连接受到的翻转力矩M(L=350mm): 根据托架静力平衡和变形协调条件，假设在翻转力矩M的作用下，结合面仍保持平面，并且托架底板绕中线O-O翻转。此时，O-O上面的螺栓在M的作用下进一步受拉，螺栓拉力增大；O-O下面的螺栓则被放松，螺栓受的拉力减小，根据托架静力平衡条件得： 式中为各螺栓所受的工作载荷，为各螺栓中心到O-O轴线的距离。 根据变形协调条件： 联立上面四式得螺栓上的工作载荷： 螺栓总拉力不仅与预紧力,工作拉力有关，而且与螺栓刚度和被连接件刚度相关。本实验螺栓的相对刚度系数取 O-O线以下的螺栓总拉力： O-O线以下的螺栓总拉力 ： 螺栓应力及应变： 应力： 在预紧力作用下，螺栓的应力，螺栓粘贴应变片的直径d=12mm，则 螺栓在受到工作载荷后总的应力 应变： 由胡克定律求螺栓应变，刚的弹性模量 则螺栓在预紧力作用下的微应变： 螺栓受到工作载荷的总的微应变： （3）不失效的条件 a.托架接触面不分离条件： 为了保证结合面不分离，结合面上端受压最小处必须保留一定的残余挤压应力，螺栓预紧时，结合面的挤压应力为： 在翻转力矩M作用下，结合面上下两端的应力为： 上端残余挤压应力： 即 为可靠性系数，取为1.1则 b.托架接触面不压碎的条件： ， c.不变形的条件: 其中 为螺栓的屈服强度 得出螺栓所能承受的最大预紧力为： 三维造型和有限元分析 通过对实验台各部件的测绘，我们用ProE软件绘制出了实验台的三维模型，并通过workbench将三维模型导入ansys软件对螺栓受力进行有限元分析。下面为三维建模截图和有限元分析截图。 三维装配图 有限元分析图 三. 后期工作计划 第13周（5月19日-5月25日）：进行实验并绘制理论曲线，分析结论。继续用ANSYS软件对系统模型进行有限元分析； 第14周（5月26日-6月1日）：完成ANSYS软件有限元分析，与理论计算进行比较，验证结论。 第15周（6月2日-6月8日）：撰写技术报告及准备答辩ppt； 第16周（6月9日-6月17日）：答辩，结题。 四. 补充说明 前中期阶段分工还算明确，但是由于个人能力所限，缺少必要的集体讨论，导致进度比较慢。在接下来的阶段，要调整计划，抽出时间在实验室进行讨论研究。主要体现在理论分析和软件学习上面，对有限元分析过乐观以及理论分析漏洞颇多。 因此采取的措施有：增加讨论时间，每周去两次实验室进