基于改进GM(1,1)模型的螺栓联接残余预紧力预测研究

袁秋炜，姚齐水，余江鸿，杨 文

（湖南工业大学 机械工程学院，湖南 株洲 412007）

1 研究背景

螺栓作为常用的紧固件，因其有安装方便、装配便利、紧固牢靠等优点，在轨道交通、核电、航空等领域被广泛应用[1-3]。当螺栓联接处于动态载荷的工况时，其更容易发生松动失效现象，从而导致被连接件的脱离，发生工程事故[4]。

针对螺栓联接松弛的问题，现有文献从机理、影响因素、检测等角度进行了研究。如在机理方面，李志彬[5]通过建立二维轴对称螺栓有限元模型，得出了力和边界在异侧时，可以有效提高螺纹承载力分布的均匀性的结论；O.Vingradov 等[6]通过建立螺栓联接动力学模型，得出高频率振动会造成螺栓松动的结论。杨夏明[7]设计了盲孔螺栓联接结构松动试验的装置，对剪切激励下盲孔螺栓联接的松动行为进行了研究，得出随着螺栓预紧力的增加，螺纹接触界面间越不易发生微观滑移的结论。在影响因素方面，王崴等[8]建立了受侧向激励的螺栓有限元模型，分析了初始预紧力、摩擦系数对螺栓松弛机理的影响；Yang G.Q.等[9]通过螺栓联接的参数化三维有限元模型，分析了不同螺距、不同螺纹数的螺栓联接的力学性能。在检测方面，张姝等[10]提出一种基于深度学习的输电线路螺栓检测系统，该系统能够有效、精确地实现巡检图像中螺栓缺陷的实时检测；艾延廷等[11]提出了螺栓联接接触面非线性阻尼识别公式，通过黏性阻尼比的变化来反映螺栓松动与否。吕佳欣等[12]建立了基于蠕变全应变理论的螺栓联接预紧力松弛预测模型。……