依據(jù)導(dǎo)彈（火箭）級間螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)特點,簡化制作兩組原理性實驗件,設(shè)計進(jìn)行了橫向沖擊和準(zhǔn)靜態(tài)荷載兩種工況作用下連接結(jié)構(gòu)失效實驗。通過對比兩種加載速率下的破壞結(jié)果,分析沖擊力、加載力、螺栓響應(yīng)數(shù)據(jù)和連接界面開縫位移數(shù)據(jù),總結(jié)了連接結(jié)構(gòu)的失效機理。此外,建立了針對連接結(jié)構(gòu)失效進(jìn)程仿真的有限元模型,并通過實測數(shù)據(jù)對其檢驗校核。研究結(jié)果表明:連接結(jié)構(gòu)在橫向異常荷載作用下呈序列失效特點,單個螺栓由于法蘭盤"杠桿效應(yīng)"存在明顯彎曲變形,實際失效模式為"拉彎耦合"失效;沖擊加載下螺栓材料"應(yīng)變率效應(yīng)"不顯著,在本構(gòu)模型的選擇上可暫時不考慮動態(tài)加載的"應(yīng)變率效應(yīng)";與實測數(shù)據(jù)對比可見,基于Abaqus顯式算法的仿真模型,對連接結(jié)構(gòu)失效進(jìn)程的模擬誤差在15%以內(nèi),工程中可以認(rèn)為數(shù)值仿真得出的結(jié)論是可靠的。 

【文章來源】：兵工學(xué)報. 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

實驗件結(jié)構(gòu)示意圖

準(zhǔn)靜態(tài)失效實驗設(shè)計的目標(biāo):一方面是能夠模擬級間連接結(jié)構(gòu)在橫向準(zhǔn)靜態(tài)荷載作用下螺栓組序列失效的效果;另一方面能夠與橫向沖擊失效實驗的加載效果作對比。因而與沖擊實驗類似，通過法蘭環(huán)和緊固螺栓組將實驗件側(cè)向懸臂緊固于實驗架，實驗件自由端加裝承載平臺，采用液壓作動筒手動加載，作動筒錘頭作用承載平臺將載荷施加到連接結(jié)構(gòu)。特別地，為防止加載過程中作動筒柱段側(cè)向偏移，加載前對柱段側(cè)向捆束以保證豎向加載效果。實驗工裝現(xiàn)場如圖2(b)所示。為能夠給數(shù)值仿真提供參考和充分反映連接結(jié)構(gòu)失效機理，沖擊失效實驗中采集記錄了沖擊力和沖擊速度、螺栓力響應(yīng)和連接界面開縫位移，準(zhǔn)靜態(tài)失效實驗中采集記錄了加載力和加載位移(即作動筒錘頭位移，下同)、螺栓力響應(yīng)等數(shù)據(jù)。需要說明的是，力響應(yīng)數(shù)據(jù)通過力傳感器采集，位移數(shù)據(jù)通過設(shè)置電阻式位移傳感器采集，數(shù)據(jù)由美國NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)記錄，其中沖擊失效實驗數(shù)據(jù)采樣頻率為100 kHz，準(zhǔn)靜態(tài)失效實驗數(shù)據(jù)采樣頻率為100 Hz．特別地，螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是分析連接結(jié)構(gòu)實際響應(yīng)模式和失效機理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，是有限元模型檢驗校核的重要依據(jù)，因此實驗中如何采集螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是實驗設(shè)計的核心，且必須盡量避免對實驗件切削穿孔等處理造成原始誤差。本文首次設(shè)計一種新型螺栓響應(yīng)信號傳感器如圖3所示，采用間接測量的方式采集記錄螺栓響應(yīng)數(shù)據(jù)。傳感器通過在軸承鋼或彈簧鋼材質(zhì)(彈性極限高，保證受載過程中始終保持彈性變形范圍內(nèi))的套筒表面粘貼應(yīng)變片，采用45號鋼淬火硬化的卡環(huán)固定在法蘭和螺帽之間，加載過程中螺桿受力卡壓套筒，螺桿和套筒受力可近似認(rèn)為是大小相等、方向相反的作用力與反作用力關(guān)系，通過應(yīng)變片記錄套筒受力響應(yīng)從而換算得到螺桿力響應(yīng)數(shù)據(jù)。

為能夠給數(shù)值仿真提供參考和充分反映連接結(jié)構(gòu)失效機理，沖擊失效實驗中采集記錄了沖擊力和沖擊速度、螺栓力響應(yīng)和連接界面開縫位移，準(zhǔn)靜態(tài)失效實驗中采集記錄了加載力和加載位移(即作動筒錘頭位移，下同)、螺栓力響應(yīng)等數(shù)據(jù)。需要說明的是，力響應(yīng)數(shù)據(jù)通過力傳感器采集，位移數(shù)據(jù)通過設(shè)置電阻式位移傳感器采集，數(shù)據(jù)由美國NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)記錄，其中沖擊失效實驗數(shù)據(jù)采樣頻率為100 kHz，準(zhǔn)靜態(tài)失效實驗數(shù)據(jù)采樣頻率為100 Hz．特別地，螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是分析連接結(jié)構(gòu)實際響應(yīng)模式和失效機理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，是有限元模型檢驗校核的重要依據(jù)，因此實驗中如何采集螺栓力響應(yīng)數(shù)據(jù)是實驗設(shè)計的核心，且必須盡量避免對實驗件切削穿孔等處理造成原始誤差。本文首次設(shè)計一種新型螺栓響應(yīng)信號傳感器如圖3所示，采用間接測量的方式采集記錄螺栓響應(yīng)數(shù)據(jù)。傳感器通過在軸承鋼或彈簧鋼材質(zhì)(彈性極限高，保證受載過程中始終保持彈性變形范圍內(nèi))的套筒表面粘貼應(yīng)變片，采用45號鋼淬火硬化的卡環(huán)固定在法蘭和螺帽之間，加載過程中螺桿受力卡壓套筒，螺桿和套筒受力可近似認(rèn)為是大小相等、方向相反的作用力與反作用力關(guān)系，通過應(yīng)變片記錄套筒受力響應(yīng)從而換算得到螺桿力響應(yīng)數(shù)據(jù)。2 實驗效果分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3558873