【摘要】：隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代國防對于導(dǎo)彈的性能要求愈加嚴(yán)格,由振動(dòng)引起的導(dǎo)彈破壞問題也越來越受重視。導(dǎo)彈運(yùn)輸和發(fā)射所引起的振動(dòng)環(huán)境是隨機(jī)且復(fù)雜的,由于傳統(tǒng)單向隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)局限性大,人們更傾向于采用多軸隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行導(dǎo)彈的篩選檢測,對于導(dǎo)彈中的螺紋連接件而言,在多軸隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下,松動(dòng)現(xiàn)象是不可避免。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,對于振動(dòng)條件下螺紋連接件的松動(dòng)現(xiàn)象很多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)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(dòng)狀態(tài)下的螺紋連接件,對于三軸隨機(jī)振動(dòng)下螺紋連接件松動(dòng)特性的理論研究和相關(guān)試驗(yàn)極少。因此,為了提高實(shí)際工程中高強(qiáng)度螺紋連接件連接的可靠性,開展多軸隨機(jī)振動(dòng)下螺紋連接件的松動(dòng)失效特性研究具有理論研究意義與工程參考價(jià)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(qiáng)度螺釘連接結(jié)構(gòu),研究了其在三軸隨機(jī)振動(dòng)條件下的松動(dòng)失效特性。本文的主要研究內(nèi)容如下。(1)驗(yàn)證了簡化螺紋連接MPC法的有效性。簡化螺紋連接結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)對比了兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),發(fā)現(xiàn)兩者分析結(jié)果近似,但MPC法操作方便、計(jì)算效率更高,故在單元數(shù)目較多且復(fù)雜的艙段螺紋連接結(jié)構(gòu)中采用了MPC法。同時(shí)驗(yàn)證了螺紋連接預(yù)緊方法的準(zhǔn)確性。(2)印證了三軸隨機(jī)振動(dòng)研究的必要性。以某電子艙段結(jié)構(gòu)為分析對象,對復(fù)雜艙段幾何模型進(jìn)行了細(xì)節(jié)特征的簡化、刪除與重構(gòu)等模型操作,建立了艙段結(jié)構(gòu)的有限元模型。對兩種激勵(lì)下的仿真結(jié)果進(jìn)行了定量對比,發(fā)現(xiàn)三軸同時(shí)加載隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)時(shí)艙段連接螺釘上的應(yīng)力和加速度響應(yīng)結(jié)果更大,并且激發(fā)出來的共振模態(tài)數(shù)更多,印證了單軸與三軸隨機(jī)振動(dòng)理論分析結(jié)果的正確性。(3)探索了螺栓松動(dòng)失效的仿真分析方法并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。在三軸振動(dòng)臺(tái)上對電子艙內(nèi)的計(jì)算機(jī)電路板進(jìn)行了三軸隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn),對其固定螺栓的松動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了監(jiān)測。進(jìn)而,在有限元仿真軟件中進(jìn)行了相同振動(dòng)環(huán)境下螺栓的松動(dòng)過程模擬,獲得了螺栓松動(dòng)過程中螺栓預(yù)緊力矩與監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)關(guān)系曲線,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致,驗(yàn)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(jī)振動(dòng)環(huán)境下的螺釘松動(dòng)機(jī)理。以電子艙段中關(guān)鍵部位處的螺釘連接為例,進(jìn)行了三軸隨機(jī)振動(dòng)下的螺釘松動(dòng)過程模擬。根據(jù)螺釘?shù)膭?dòng)力學(xué)響應(yīng)特性將螺釘松動(dòng)歷程分為三個(gè)時(shí)期:穩(wěn)定期、過渡期和松動(dòng)期,揭示了三軸隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下的螺釘松動(dòng)機(jī)理。最后針對電子艙段中的螺釘連接特點(diǎn),提出了三種防松建議。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(chǎn)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(qiáng)度螺紋連接件是航空工業(yè)中最常見的連接件，高強(qiáng)度是指強(qiáng)度級別在 8.8 級以上的螺紋連接件，高強(qiáng)度螺紋連接件在裝配時(shí)可承受較大預(yù)緊力，具有抗震性能良好、連接強(qiáng)度高、耐疲勞、連接方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各類重要設(shè)備的裝配中，也常常影響到工程構(gòu)件連接的可靠性。設(shè)備工作過程中，在施加較高預(yù)緊力的基礎(chǔ)上，高強(qiáng)度螺紋連接件還要同時(shí)承受外界復(fù)雜應(yīng)力的影響，如單向拉壓、剪切、彎曲、沖擊、隨機(jī)振動(dòng)或者同時(shí)承受上述幾種載荷[2]。因?yàn)楦邚?qiáng)度螺紋連接件應(yīng)具有可承受較高且復(fù)雜應(yīng)力的能力，所以對于材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(dòng)、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(qiáng)度較低，故不適合采用機(jī)械防松，同時(shí)在艙段儲(chǔ)存運(yùn)輸期間存在拆卸檢查，故不可使用鉚合、沖點(diǎn)等防松方式。圖1.2 摩擦防松圖1.3 機(jī)械防松圖1.4 破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系防松

機(jī)械防松

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