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紧固连接全生命周期解决方案

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图1  紧固连接


 

 紧固连接技术是在给定服役工况和连接结构的条件下,以多个紧固连接副(紧固件、被连接件)、连接工艺、连接装备为研究对象,通过对其整体结构和动力学分析,研究紧固连接系统的设计选型、制造、安装、运维服役等技术,以满足紧固连接系统的预期连接功能,并实现系统性能全局最优。

昊宇睿联(天津)科技有限公司位于天津市南开区天开园。公司以西南交通大学材料服役研究团队科研成果为基础,应用国际领先的紧固连接理论和技术体系,结合团队丰富的项目实践经验,为航空航天、轨道交通、石油化工、风力发电、海洋工程、汽车制造、动力工程等行业提供紧固连接技术综合解决方案,助力紧固连接全行业技术能力升级,提升装备紧固连接结构及系统可靠性,保障系统安全。


企业理念:以科技助力企业技术升级和经营优化,为客户持续创造价值

企业愿景:让连接更可靠,让世界更安全


公司向用户提供设计—安装—运维的紧固连接技术解决方案、全球首个商用自动化螺纹精确建模软件、仿真分析服务、紧固连接设计校核与仿真分析培训高端紧固件、智能拧紧工具及系统,全方位为用户解决紧固连接相关技术问题。


昊宇睿联提供紧固件全生命周期一体化解决方案

图2 全生命周期一体化解决方案

01

案例1:某风电螺栓设计优化

背景

某风电场因叶片螺栓频繁断裂,导致风机停机和经济损失。


图3 某风电叶根螺栓螺栓断裂

内容:

通过紧固件产品分析、结构仿真分析、失效机理分析、环境数据分析以及施工与运维分析,对风电螺栓进行了优化设计(材质升级、螺纹改进、智能化),并更改了安装及维护方案。


价值:

可靠性提升:降低螺栓失效概率,减少螺栓断裂数量。


降本增效:减少停机时间,降低维护成本;智能化监测提升运维效率。


02

案例2:某大桥螺杆失效分析

背景:某大桥螺杆断裂,需明确失效原因,辅助责任判定,并为后续修复和设计优化提供依据。


     

图4 某轨道大桥吊杆断口照片及有限元模型

内容:

对螺栓材料进行化学元素和力学性能分析,同时对螺纹进行几何尺寸参数测量,发现螺栓符合设计标准,非制造厂加工缺陷责任。


对断口进行形貌分析和显微组织分析,并建立螺栓连接有限元模型,分析螺纹根部的应力应变场,发现螺杆断裂为(拉弯)微动疲劳断裂。


价值:

规避了制造厂的责任,避免了制造厂的重大商务及财产损失。


提出了螺纹几何参数和表面处理优化建议,重新认识、评价和修订设计规范,提升全行业设计能力。

03

案例3:航空自锁螺母正向设计


图5 航空发动机


背景:

针对航空发动机连接结构松动失效的关键共性问题,结合微动摩擦学和材料学分析,提出设计方法建议。


内容:

通过开展数值模拟,对螺栓连接结构设计进行综合分析。

通过试验研究,分析材料力学性能变化、塑性变形、高温蠕变和界面微动磨损,揭示螺栓连接松动失效和自锁螺母性能衰减机理。


价值:

提出了新型自锁螺母设计方法与准则。

优化了新型自锁螺母的抗高温蠕变、抗微动以及防松性能。


04

案例4:国产替代

背景:

某型民航机载发电机依赖进口紧定螺栓,供货周期长且受国际形势影响,需实现国产化替代,保障维修效率与供应链安全。


内容:

逆向研发流程:通过材料与工艺分析确定原螺栓材质、表面处理、热处理工艺及螺纹胶成分。通过定制国产材料,优化加工流程,完成试制样品,并通过力学性能、环境适应性等测试。


合规认证:编制技术文件(CAD图纸、工艺卡)、提交CAAC审核,确保符合民航标准。


价值:

国产替代:打破进口依赖,缩短供货周期,降低采购成本。


性能达标:试制样品通过静态拉伸、疲劳、盐雾等测试,性能与原装件一致。


技术储备:建立了完整研发流程与工艺文件,为后续同类零件国产化提供模板。

05

案例5:设计校核

背景:

某公司新型螺纹需验证其紧固连接的承载性能并优化关键参数,以提升防松能力及整体连接可靠性。


内容:

性能分析:通过试验研究锥角、螺距对轴向拉伸极限承载能力的影响,对比其新型螺纹与普通螺纹的防松性能及预紧力变化,并出具新型螺纹性能验证报告文件。


优化设计:通过有限元模拟分析极限承载、拧紧安装及服役性能,提出防松设计优化建议。


价值:

提出螺纹优化设计建议,显著提升连接性能与防松能力,为实际工程应用提供数据支撑,增强产品市场竞争力。


05

案例6:仿真分析

       
螺纹接触状态演变模拟        
       
       
唐氏螺栓拧紧过程仿真        

背景:

基于精密有限元模型的有限元仿真分析对紧固连接结构的服役行为进行研究具有重要的现实意义,在紧固件设计优化、失效分析、正向设计、国产替代、设计校核业务中都会运用到有限元仿真分析。   


内容:

螺栓精确有限元仿真可以模拟螺栓装配过程、模拟松动行为、计算应力集中情况、结合VDI 2230等指南进行更精确的设计与校核工作。


价值:

螺栓连接有限元仿真可精确模拟螺纹部件的拧紧过程、螺纹啮合面接触状态演变规律和螺栓松动行为,有助于研究螺纹紧固连接结构失效机理和设计校核。


来源:昊宇睿联

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首次发布时间:2025-05-20
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