机械工程学报

作者：潘嘉诚, 关振群, 曾岩, 孙伟程

单位：1. 大连理工大学工程力学系 大连 116024;2. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 大连 116024

关键词：非线性刚度,螺栓法兰连接,柱壳结构,结构分离,临界载荷；

基金：国家自然科学基金（11672052，11302035）和中央高校基本科研业务费专项资金（DUT2019TD37）资助项目。

螺栓法兰装配的柱壳连接结构主要由壳体承载压缩载荷，而由螺栓-法兰结构承载拉伸载荷。当拉伸载荷大于临界值时，法兰盘接触面出现压力零域，即发生局部接触分离进而造成连接刚度损失，令螺栓-法兰连接结构呈轴向刚度非线性特征。为揭示预紧力作用下结构参数对此非线性刚度的影响，基于弹性薄壳理论和Couchaux改进梁理论构造了法兰盘与柱壳的变形协调机制，建立此连接结构的理论模型。经与有限元模型对比，此理论模型能正确预测螺栓法兰连接结构分离阶段初始刚度及表征分离阶段的刚度非线性变化。在此模型基础上，进一步研究了螺栓预紧力、装配位置、法兰盘厚度等参数对螺栓法兰连接结构分离条件、分离行为及分离阶段非线性刚度的影响，获得了分离临界载荷随设计参数的变化趋势。

来源：2021年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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