刘文章，何景武，严斌，吴文伟

（1.中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082；2.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191）

提高轴孔连接结构承载能力的设计方法

刘文章1，何景武2，严斌1，吴文伟1

（1.中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082；2.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191）

文章针对轴孔连接结构提出了一种改善轴孔接触特性来提高承载能力的方法。以工程中通用的螺栓连接结构为例，建立接触分析模型，应用Persson接触理论和优化分析方法，通过优化耳片孔接触面的曲面形状和曲面参数实现了降低轴孔接触区最大接触应力及改善其分布梯度的目的。针对优化后的耳片孔接触曲面设计结果，利用有限元素法建立了螺栓耳片连接结构模型，分析验算了接触应力。结果表明，优化分析的解析法和有限元素法的计算结果基本一致。连接结构优化设计后，接触区最大应力降低50%以上，应力分布梯度明显改善，提高了其承载能力。

轴孔连接结构；Persson接触理论；接触应力；结构优化；承载能力

0 引言

轴孔连接在船舶等工程结构设计中应用非常普遍，是机械结构中重要的传力部件，比如螺栓与耳片。由于其本身的结构特点，承力时往往是外力通过轴直接施加在孔边上，孔边会因为挤压而出现接触应力分布集中的现象，导致其承载能力不高，而且在动态载荷作用下，容易造成局部点的接触受损。因此孔边接触区域往往会成为影响整个连接结构承载能力的关键部位。……