依據(jù)導(dǎo)彈（火箭）級(jí)間螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn),簡(jiǎn)化制作兩組原理性實(shí)驗(yàn)件,設(shè)計(jì)進(jìn)行了橫向沖擊和準(zhǔn)靜態(tài)荷載兩種工況作用下連接結(jié)構(gòu)失效實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比兩種加載速率下的破壞結(jié)果,分析沖擊力、加載力、螺栓響應(yīng)數(shù)據(jù)和連接界面開(kāi)縫位移數(shù)據(jù),總結(jié)了連接結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理。此外,建立了針對(duì)連接結(jié)構(gòu)失效進(jìn)程仿真的有限元模型,并通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其檢驗(yàn)校核。研究結(jié)果表明:連接結(jié)構(gòu)在橫向異常荷載作用下呈序列失效特點(diǎn),單個(gè)螺栓由于法蘭盤(pán)"杠桿效應(yīng)"存在明顯彎曲變形,實(shí)際失效模式為"拉彎耦合"失效;沖擊加載下螺栓材料"應(yīng)變率效應(yīng)"不顯著,在本構(gòu)模型的選擇上可暫時(shí)不考慮動(dòng)態(tài)加載的"應(yīng)變率效應(yīng)";與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比可見(jiàn),基于Abaqus顯式算法的仿真模型,對(duì)連接結(jié)構(gòu)失效進(jìn)程的模擬誤差在15%以內(nèi),工程中可以認(rèn)為數(shù)值仿真得出的結(jié)論是可靠的。 

【文章來(lái)源】：兵工學(xué)報(bào). 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)件結(jié)構(gòu)示意圖

準(zhǔn)靜態(tài)失效實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo):一方面是能夠模擬級(jí)間連接結(jié)構(gòu)在橫向準(zhǔn)靜態(tài)荷載作用下螺栓組序列失效的效果;另一方面能夠與橫向沖擊失效實(shí)驗(yàn)的加載效果作對(duì)比。因而與沖擊實(shí)驗(yàn)類似，通過(guò)法蘭環(huán)和緊固螺栓組將實(shí)驗(yàn)件側(cè)向懸臂緊固于實(shí)驗(yàn)架，實(shí)驗(yàn)件自由端加裝承載平臺(tái)，采用液壓作動(dòng)筒手動(dòng)加載，作動(dòng)筒錘頭作用承載平臺(tái)將載荷施加到連接結(jié)構(gòu)。特別地，為防止加載過(guò)程中作動(dòng)筒柱段側(cè)向偏移，加載前對(duì)柱段側(cè)向捆束以保證豎向加載效果。實(shí)驗(yàn)工裝現(xiàn)場(chǎng)如圖2(b)所示。為能夠給數(shù)值仿真提供參考和充分反映連接結(jié)構(gòu)失效機(jī)理，沖擊失效實(shí)驗(yàn)中采集記錄了沖擊力和沖擊速度、螺栓力響應(yīng)和連接界面開(kāi)縫位移，準(zhǔn)靜態(tài)失效實(shí)驗(yàn)中采集記錄了加載力和加載位移(即作動(dòng)筒錘頭位移，下同)、螺栓力響應(yīng)等數(shù)據(jù)。需要說(shuō)明的是，力響應(yīng)數(shù)據(jù)通過(guò)力傳感器采集，位移數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置電阻式位移傳感器采集，數(shù)據(jù)由美國(guó)NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)記錄，其中沖擊失效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣頻率為100 kHz，準(zhǔn)靜態(tài)失效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣頻率為100 Hz．特別地，螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是分析連接結(jié)構(gòu)實(shí)際響應(yīng)模式和失效機(jī)理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，是有限元模型檢驗(yàn)校核的重要依據(jù)，因此實(shí)驗(yàn)中如何采集螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心，且必須盡量避免對(duì)實(shí)驗(yàn)件切削穿孔等處理造成原始誤差。本文首次設(shè)計(jì)一種新型螺栓響應(yīng)信號(hào)傳感器如圖3所示，采用間接測(cè)量的方式采集記錄螺栓響應(yīng)數(shù)據(jù)。傳感器通過(guò)在軸承鋼或彈簧鋼材質(zhì)(彈性極限高，保證受載過(guò)程中始終保持彈性變形范圍內(nèi))的套筒表面粘貼應(yīng)變片，采用45號(hào)鋼淬火硬化的卡環(huán)固定在法蘭和螺帽之間，加載過(guò)程中螺桿受力卡壓套筒，螺桿和套筒受力可近似認(rèn)為是大小相等、方向相反的作用力與反作用力關(guān)系，通過(guò)應(yīng)變片記錄套筒受力響應(yīng)從而換算得到螺桿力響應(yīng)數(shù)據(jù)。

為能夠給數(shù)值仿真提供參考和充分反映連接結(jié)構(gòu)失效機(jī)理，沖擊失效實(shí)驗(yàn)中采集記錄了沖擊力和沖擊速度、螺栓力響應(yīng)和連接界面開(kāi)縫位移，準(zhǔn)靜態(tài)失效實(shí)驗(yàn)中采集記錄了加載力和加載位移(即作動(dòng)筒錘頭位移，下同)、螺栓力響應(yīng)等數(shù)據(jù)。需要說(shuō)明的是，力響應(yīng)數(shù)據(jù)通過(guò)力傳感器采集，位移數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置電阻式位移傳感器采集，數(shù)據(jù)由美國(guó)NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)記錄，其中沖擊失效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣頻率為100 kHz，準(zhǔn)靜態(tài)失效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣頻率為100 Hz．特別地，螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是分析連接結(jié)構(gòu)實(shí)際響應(yīng)模式和失效機(jī)理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，是有限元模型檢驗(yàn)校核的重要依據(jù)，因此實(shí)驗(yàn)中如何采集螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心，且必須盡量避免對(duì)實(shí)驗(yàn)件切削穿孔等處理造成原始誤差。本文首次設(shè)計(jì)一種新型螺栓響應(yīng)信號(hào)傳感器如圖3所示，采用間接測(cè)量的方式采集記錄螺栓響應(yīng)數(shù)據(jù)。傳感器通過(guò)在軸承鋼或彈簧鋼材質(zhì)(彈性極限高，保證受載過(guò)程中始終保持彈性變形范圍內(nèi))的套筒表面粘貼應(yīng)變片，采用45號(hào)鋼淬火硬化的卡環(huán)固定在法蘭和螺帽之間，加載過(guò)程中螺桿受力卡壓套筒，螺桿和套筒受力可近似認(rèn)為是大小相等、方向相反的作用力與反作用力關(guān)系，通過(guò)應(yīng)變片記錄套筒受力響應(yīng)從而換算得到螺桿力響應(yīng)數(shù)據(jù)。2 實(shí)驗(yàn)效果分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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