【摘要】：隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展,現代國防對于導彈的性能要求愈加嚴格,由振動引起的導彈破壞問題也越來越受重視。導彈運輸和發(fā)射所引起的振動環(huán)境是隨機且復雜的,由于傳統單向隨機振動試驗局限性大,人們更傾向于采用多軸隨機振動試驗進行導彈的篩選檢測,對于導彈中的螺紋連接件而言,在多軸隨機振動環(huán)境下,松動現象是不可避免。隨著科學技術的進步,對于振動條件下螺紋連接件的松動現象很多學者已經進行了較多的研究,并取得了諸多的成果,但研究成果僅限于單向簡諧振動狀態(tài)下的螺紋連接件,對于三軸隨機振動下螺紋連接件松動特性的理論研究和相關試驗極少。因此,為了提高實際工程中高強度螺紋連接件連接的可靠性,開展多軸隨機振動下螺紋連接件的松動失效特性研究具有理論研究意義與工程參考價值。因此,本文主要采用有限元分析方法,針對某電子艙段中的小尺寸高強度螺釘連接結構,研究了其在三軸隨機振動條件下的松動失效特性。本文的主要研究內容如下。(1)驗證了簡化螺紋連接MPC法的有效性。簡化螺紋連接結構的仿真分析方法有MPC法和螺紋區(qū)域法,本文通過簡單螺栓連接結構對比了兩種方法的優(yōu)缺點,發(fā)現兩者分析結果近似,但MPC法操作方便、計算效率更高,故在單元數目較多且復雜的艙段螺紋連接結構中采用了MPC法。同時驗證了螺紋連接預緊方法的準確性。(2)印證了三軸隨機振動研究的必要性。以某電子艙段結構為分析對象,對復雜艙段幾何模型進行了細節(jié)特征的簡化、刪除與重構等模型操作,建立了艙段結構的有限元模型。對兩種激勵下的仿真結果進行了定量對比,發(fā)現三軸同時加載隨機振動激勵時艙段連接螺釘上的應力和加速度響應結果更大,并且激發(fā)出來的共振模態(tài)數更多,印證了單軸與三軸隨機振動理論分析結果的正確性。(3)探索了螺栓松動失效的仿真分析方法并進行了試驗驗證。在三軸振動臺上對電子艙內的計算機電路板進行了三軸隨機振動環(huán)境試驗,對其固定螺栓的松動現象進行了監(jiān)測。進而,在有限元仿真軟件中進行了相同振動環(huán)境下螺栓的松動過程模擬,獲得了螺栓松動過程中螺栓預緊力矩與監(jiān)測點的應力、應變響應關系曲線,仿真結果與試驗結果基本一致,驗證了有限元仿真方法的合理性與可行性。(4)研究了三軸隨機振動環(huán)境下的螺釘松動機理。以電子艙段中關鍵部位處的螺釘連接為例,進行了三軸隨機振動下的螺釘松動過程模擬。根據螺釘的動力學響應特性將螺釘松動歷程分為三個時期:穩(wěn)定期、過渡期和松動期,揭示了三軸隨機振動環(huán)境下的螺釘松動機理。最后針對電子艙段中的螺釘連接特點,提出了三種防松建議。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH131.3;TJ76
【圖文】：

如圖 1.1 所示。螺紋連接件的性能及連接效果直接影響到產品的性能安全以及使用壽命。圖1.1 常見螺紋連接方式高強度螺紋連接件是航空工業(yè)中最常見的連接件，高強度是指強度級別在 8.8 級以上的螺紋連接件，高強度螺紋連接件在裝配時可承受較大預緊力，具有抗震性能良好、連接強度高、耐疲勞、連接方便等諸多優(yōu)點，因此廣泛應用于各類重要設備的裝配中，也常常影響到工程構件連接的可靠性。設備工作過程中，在施加較高預緊力的基礎上，高強度螺紋連接件還要同時承受外界復雜應力的影響，如單向拉壓、剪切、彎曲、沖擊、隨機振動或者同時承受上述幾種載荷[2]。因為高強度螺紋連接件應具有可承受較高且復雜應力的能力，所以對于材料性能、結構設計、安裝精度與加工工藝等方面都有一些特殊的要求[3]。在振動、沖擊和交變載荷作用下，螺紋連接螺旋副接觸面間的摩擦力可能瞬間減小

連接材料強度較低，故不適合采用機械防松，同時在艙段儲存運輸期間存在拆卸檢查，故不可使用鉚合、沖點等防松方式。圖1.2 摩擦防松圖1.3 機械防松圖1.4 破壞螺旋副運動關系防松

機械防松

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