赵文斌，王文中，郑祖中，严卫祥

（上海船舶研究设计院，上海 201203）

0 引 言

螺栓法兰连接是一种很重要的紧固件连接方式，船舶轴系上的联轴器常采用此种连接方式。铰制孔螺栓具有成本低和安装方便等特点，广泛应用于商用船舶的轴系中。然而，这种紧配铰制螺栓具有拆卸困难的缺点，受侵蚀、过盈等因素影响，易造成螺栓或螺栓孔损坏。螺栓损坏比较容易处理，更换螺栓即可。法兰螺孔损坏处理起来比较麻烦，一般的做法是重新镗孔。目前船舶轴系上的联轴器都是依据船级社规范设计的，重新铰孔之后的螺栓法兰连接方案会偏离原始设计，成为一种不符合规范要求的特殊设计方案，因此如何采用有限元直接计算方法验证新方案的安全性，是方案设计人员需研究的课题。

对于法兰连接的仿真分析，目前在化工和电力等领域已有很多研究。黄冰阳对船用液压紧配螺栓进行了较为全面的仿真分析，但其在分析工作工况时，在三维有限元仿真中仅使用了局部模型，未使用完整模型。目前有关船用轴系铰制螺栓法兰连接的有限元仿真分析较少。

MSC.Marc 软件有很强的接触分析功能，可通过设置接触单元模拟物体之间的接触、过盈和摩擦等边界条件。本文采用面-面接触模拟螺栓、螺帽、螺母和法兰之间的接触问题。由于铰制螺栓是具有较高预紧力的螺栓，在采用MSC.Marc 软件模拟船舶轴系铰制螺栓法兰连接时，该预紧力会在整个系统中产生应力，因此对预紧力进行模拟非常关键；……