王高平， 石政， 吴明丽， 魏鸣

（武汉工程大学机电工程学院，武汉 430205）

0 引言

螺栓的装配连接技术在工业生产和社会生活中起着至关重要的作用，采用过盈装配可提高连接结构的安全性与抗疲劳性[1-4]。螺栓装配体在使用过程中，接触区域截面应力过大且集中是导致螺栓失效的主要形式之一。因此预防螺栓应力集中对于延长螺栓的使用寿命以及防止螺栓失效是很有意义的。

本次仿真分析对象为高锁螺栓，高锁螺栓是利用螺栓与孔间的过盈配合和较高预紧力的组合作用来提高接头疲劳强度的一种螺栓，在航空航天方面有着广泛的应用[5-7]。在螺栓受力分析问题的研究中，许多文献[8-9]均采用刚体模型进行分析，但是在实际过程中螺栓的受力是个非线性的过程。东南大学的周芝庭等[10]对螺栓接头处接触区域的压强进行了研究，西南交通大学的王波[11]对螺栓的接触应力进行了简单研究，但是都没有对集中应力的问题进行分析。本文采用有限元仿真软件ABAQUS对这个非线性过程进行分析，选择出最佳倒角从而减少螺栓接触区域的应力集中。

1 理论基础

由材料力学[12]知识可知，在弹性范围内，螺栓的预紧力矩M和拧紧力F的关系为

式中：K为拧紧力矩系数；F为拧紧力；d为螺纹公称直径。同时螺栓的预紧力矩M为

式中：MW为接触面阻力矩；MS为螺纹阻力矩。

实验证明，随着高锁螺栓安装力矩的增大，螺栓接触区域之间的摩擦力也会随之增大，从而使接触面阻力矩MW增大，这会大大减轻孔壁的受力，从而提高接头的疲劳寿命[13]。……