王建国（济南鑫光试验机制造有限公司,济南 250000）



方形箱体螺栓组分布结构优化设计

王建国
（济南鑫光试验机制造有限公司,济南 250000）

摘 要：方形箱体螺栓组均匀分布时，各螺栓存在受力不均的问题，为解决这一问题，通过Solidworks Simulation有限元进行建模并受力分析，得到各个螺栓的受力状况，利用一种加权的方法，利用线性规划对螺栓组的布局进行优化设计，发现各个螺栓的受力状况逐渐趋于平衡，总结得到了一种方形箱体螺栓布局的优化方法，此方法可以为相似的螺栓布局优化提供参考。

关键词：螺栓布置方案；加权平均法；优化设计；有限元

0 引言

螺栓组连接的几何形状个受力状况比较复杂，目前国内对螺栓组的受力状况研究还不够深入，主要的研究方法有通过电镜进行金相失效分析［1-2］，将螺栓简化为梁模型等，此方法偏重于螺栓受力状况研究，对螺栓组的整体分析不够，本论文借助于Solidworks Simulation有限元对螺栓组的布局进行研究，降低螺栓做的受力状况，使各个螺栓的受力状况趋于一致，对发挥螺栓的性能，提高连接的可靠性具有一定的意义。

1 模型描述及受力状况分析

图1 方形螺栓组连接模型

2 螺栓组的布局结构优化

图2 螺栓轴向拉应力曲线

为改善图2所示的螺栓组受力状况不均的情况，采用数学建模的方法对布局进行优化。对受力较大区域的螺栓应增加螺栓密度，以降低最大螺栓的受力，对受力较小区域的螺栓，可以采用增加螺栓间距，使螺栓受力增加，从而使螺栓组的受力趋向平衡。……