实验1螺栓组联接变形实验.doc.doc

实验原理:1、螺栓受力分析及计算: 螺栓组联接实验结构和受力简图如下, 当加载杆工作时, 其力与接合面平行, 将产生一个倾覆力矩, 每根联接螺栓相应变形。螺栓组几何尺寸与各部分受力如图 6 所示。图6螺栓组几何尺寸与受力简图 1加载螺栓 2加载臂 3机座 4联接螺栓受倾覆力矩作用的螺栓组各螺栓受力的计算为: Fi=M ·r i /2∑r i 2F i ——螺栓受的工作拉力 M ——绕接合面的倾覆力矩 M=P ×LP ——加载力 r i ——各螺栓到接合面中心轴线 3-3 ˊ的距离。 L ——加载点到结合面的距离②螺栓应变计算由公式 F=E εA 可得ε=F/EA F ——螺栓受力; E ——弹性模量; E= × 10 6 kg/cm 2A ——螺栓截面积; 联接螺栓几何尺寸如下图 7。图7联接螺栓几何尺寸图 140 其中: d 1 =10mm d 2 =8mm L=160mm Lˊ=45mm L 1 =65mm 由下图 8知, 当螺母未拧紧时, 螺栓联接未受到力的作用, 螺栓和被联接无变形。若将螺母拧紧(即施加一个预紧力 Qp) ,这时,联接受预紧力的作用,螺栓伸长了λb ,被联接件压缩了λm。当螺栓联接承受工作载荷 F时, (接合面绕中心轴线 3-3 ˊ回转) ,螺栓 1,2 所受的拉力减小, 变形增加, 被联接件的压缩变形则增大, 其压缩量也随着减小, 螺栓 3 的受力和变形不发生变化;螺栓 4,5 的受力则增大,变形也增加,而被联接件因螺栓伸长而被放松。图8螺栓组联接应力分布简图图9螺栓与被联接力变形关系图 3 、残余预紧力经由螺栓与被联接件受力一变形图可知, F 0 =F″+FF″=F 0 -F F 0 ——总拉力 F ——工作拉力 F ″——残余预紧力为使接合面不产生缝隙,必须使接合面在最大工作载荷拉力时仍有一定残余预紧力, 即F″>0 。只要 F″<Fmax 即可保证有一定的残余预紧力。对于本实验台联接装置, 由螺栓组受力分析可知, 最大工作负载拉力发生在第五根螺栓上。最大工作负载拉力: Fmax=Pmax · ri/2 Σr 2i =Pmax · 7/2( 2 +7 2 )(kg) 我们取最大加载力 Pmax=120kg 则 Fmax=76kg 由公式ε=F/EA 可计算到螺栓应变ε max=78 με可取预紧应变ε 0 =100 με※(注意:该实验台测试系统可检测最大应变值为 200U ε;单根螺栓受力大约 300K g 左右) 4、利用实测数据描绘螺栓受力- 变形图螺栓:拉力: F=E εA 变形: λ=ε[l A +A a /A b (l-l A )] 被联接件:拉力: F″=F 0-F 变形: Δλ=λ-λ 1 其中: Δλ为被联接件变形变化值, λ为螺栓变形量, λ 1 为螺栓预紧变形量。每加载一次, 在测控面板上相应的测试区内可读取螺栓应变值, 其它数据可通过计算得到。加载若干次后, 即可得到一系列测量值和计算值, 螺栓及被联接件的力及变形值, 绘相应坐标系即可得到所求。 5、螺栓组受倾覆力矩时应力变化规律: 变化规律应满足以下关系(假定螺栓预紧力大致相等) 每根螺栓的应力变化值为: Δε=ε i-ε iˊε i ——测量值ε i ˊ——预紧应变值将对称分布的两组螺栓中的任一组(五根)的应力变化值绘成图形即可。