李占山，程 可，陆晓峰

(南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816)

顶推螺栓预紧连接数值模拟及结构参数影响分析①

李占山，程 可，陆晓峰

(南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816)

针对大规格螺栓预紧力难以控制、螺纹根部应力集中严重，极易形成裂纹而造成连接失效的现状，顶推螺栓预紧连接方式逐渐被引入高负荷的大型关键设备中。该文利用有限元软件ABAQUS对一顶推螺栓预紧连接进行了三维数值模拟，研究了各连接元件的应力分布并和普通螺栓预紧连接进行了对比，分析了顶推螺栓中心圆直径及其螺距对连接结构应力的影响。结果表明，此预紧连接使主螺栓第1道螺纹根部应力下降超过50%，而螺母整体应力增大，但其螺纹根部应力沿轴向不均匀性降低了30%，极大地改善了应力集中现象;减小顶推螺栓的中心圆直径可降低主螺栓螺纹根部应力，但会导致螺母应力上升，而对顶推螺栓应力没有明显影响;增加顶推螺栓螺距可略降低螺母螺纹根部应力，主螺栓螺纹根部最大应力也有小幅增加，当螺距为1.5 mm细牙时，顶推螺栓螺纹自身应力最小。

顶推螺栓;预紧连接;螺纹应力;结构参数;数值模拟

0 引言

目前，螺栓连接仍然是大型化、高参数关键装备如航空器、固体火箭、深海潜水器等常用的可拆卸式连接形式，但大规格螺栓预紧方式复杂、预紧力难以精确控制，同时由于预紧空间的限制，大型辅助设备很难起作用，严重影响了一些重要结构件和承压设备的服役寿命。……