乐 晨，徐卫秀，杨 帆，曾杜娟，侯 杰

（1. 北京宇航系统工程研究所，北京，100076；2. 西北工业大学，西安，710072）

0 引 言

随着中国运载火箭壳体直径不断增大，载荷随之增加，在关键传力点，逐渐使用大直径螺栓承力。由于其力学环境复杂，这些螺栓通常使用强度高、塑性好的材料设计生产。应用场景主要在传递集中力的结构，如壳段点式连接、捆绑连接、发动机机架连接等。

在以往火箭结构研制过程中，出现过关键传力螺栓提前破坏的情况，发现是由受拉螺栓承受附加弯矩导致。在机械设计手册中，明确提出螺栓连接应避免这种情况出现[1]，前提是被连接件刚度远大于连接件刚度[2]。但由于航天结构减重等需求，被连接件刚度难以数倍于连接件，由此出现局部杠杆效应，进而产生附加弯矩。杨帆等人通过研究爆炸螺栓连接结构受力，提出依据杠杆效应和附加弯矩局部变形效应修正螺栓所受轴力，以此作为失效判据[3]。这种修正方法是从外部结构参数出发，不涉及材料塑性，是工程上便于指导设计的近似方法。

本文目标是从受力机理开展研究，并利用试验和仿真验证，寻找塑性下螺栓失效判据。在后文中，首先从弹塑性基本理论入手，对圆截面梁承受弯矩进入塑性后等效轴拉力进行理论分析。然后对大直径螺栓开展承受拉弯耦合试验研究。之后通过仿真复现试验，提取螺栓破坏截面轴力和弯矩，将计算总轴拉力与出厂破坏值对比作为失效判据，用于确定附加弯矩等效轴拉力塑性折减系数。……