基于接触分析的螺纹连接仿真研究

杨玉琦，王悦东,陈秉智,吴昌华

(大连交通大学 机车车辆工程学院，辽宁 大连 116028)*

众所周知，螺纹连接作为一种便捷的机械连接方式，被广泛的应用于各个工程领域，其标准化的建立使得螺纹连接的使用越来越便利.螺纹连接结构的强度与装配整体有着不可分割的相互影响，在承受较大载荷的情况下，非标准螺纹结构的强度必须通过计算来校核其工作的可靠性，而探究其轴向力的分布规律、应力分布规律并确定最大应力部位，对分析螺纹的受力、失效与破坏具有重要的研究意义和价值[1-3].

电子计算机和有限元计算软件的快速发展，对于解题规模和计算效率有了大幅度的提升，为有限元仿真奠定了坚实的基础[4].对于螺纹连接结构的仿真，大多数文献都采用了简化模型，即去掉螺纹采用过盈配合的方式模拟螺纹连接，这固然在计算工作量上有了大幅度的降低，但仿真出来的螺纹连接结构受力情况并不能真实地反映其工作情景[5].

螺纹连接主要以接触的形式传力，这是接触问题，是边界非线性问题.接触问题的非线性主要体现在两点[6]：接触表面的表现形式，以及自由面与接触面的相互转换.在螺纹的接触问题上，使用过盈配合产生的摩擦力来模拟并不能真实反映螺纹的受力情况，因为螺纹受的力是螺纹接触面的正压力，两者在本质上是不一样的.忽略螺纹时，结构本身光滑而无接触点，当施加轴向的拉压载荷时，结构受力均匀而无较大的应力问题；……