特性化拧紧方案——异质材料螺栓连接装配！

案例：某装备异质材料螺栓连接装配性能研究

根据某装备常见的几种材质部件连接组合，依据不同材质部件表面摩擦系数和材质特性，通过制作试验件和模拟装备运营状态，模拟装备装配过程，获取不同材质部件连接时，施工扭矩转化为连接轴向力的规律，并测量在不同振动、温度交变、静止时间以及安装间隙工装下，连接轴向力的衰减机理，并制定扭矩补偿原则，在不损伤螺栓和部件的基础上，提高连接可靠性。

具体研究路线如图1所示。

关于螺栓连接分为两部分研究内容:

(1) 同种材质螺栓组连接，利用ABAOUS软件建立有限元模型，分析在振动载荷下具有安装间隙的螺栓连接轴向力的变化规律，并合理补偿螺栓预紧力;

(2)不同材质螺栓连接利用压力传感器实时采集螺栓轴向力,分析在不同试验参数下螺栓轴向力的衰减规律，并对螺栓预紧力提供补偿。

图1 材质与稳定性关系研究路线图

项目具体研究内容

安装间隙对螺栓连接轴向力的影响：建立螺栓组连接模型，通过仿真模拟五种不同安装间隙工况，获取重力作用下螺栓受到的轴向力。

图2 不同连接材质的扭矩-轴向力曲线

螺栓连接扭矩系数：测量静态拧紧力矩系数，分析不同连接材质的螺栓连接，通过对不同材质进行扭矩补偿来提高螺栓连接的可靠性。

图3 静态下不同材质下的轴向力衰减曲线

静止状态螺栓连接轴向力衰减行为：探索不同材质连接静态轴向衰减规律，对轴向力衰减较大的螺栓进行二次拧紧，保证螺栓连接的安全性。

图4 某组合连接轴向力衰减曲线

振动工况下螺栓连接轴向力衰减行为：研究不同材质连接在实际运行工况下螺栓轴向力的衰减规律,

不同环境温度下螺栓连接轴向力衰减行为：探究螺栓连接在一定温度条件下的静态轴向力衰减规律，确保螺栓连接的可靠性。

安装方式对螺栓连接轴向力的影响：探讨扳手与安装平面之间倾斜角度，对螺栓安装的影响。

拧紧速率对螺栓预紧力的影响：探索快速拧紧和慢速拧紧对螺栓预紧力的影响。

行业意义和价值

1.轨道交通行业

不同材质（如钢与铝合金、钢与复合材料）的连接频繁出现，且车辆在运行过程中承受复杂的振动和温度变化，因此研究不同材质连接的扭矩稳定性关系尤为重要。通过制定合理的扭矩补偿原则和紧固力矩标准，可以有效提高连接的可靠性，确保列车运行的安全性和稳定性。

2.汽车制造行业

不同材质（如钢与铝、钢与塑料）的连接在汽车装配中非常常见。研究不同材质连接的扭矩稳定性关系，有助于优化装配工艺，提高装配效率和产品质量，同时降低因连接失效导致的维修成本。

3.航空航天行业

由于材料的高强度和高可靠性要求，研究不同材质连接的扭矩稳定性关系尤为重要。通过优化紧固策略，可以提高连接的疲劳寿命和抗松动性能，确保飞行安全。

4.建筑与钢结构行业

不同材质（如钢与钢、钢与复合材料）的连接在建筑中非常常见。研究不同材质连接的扭矩稳定性关系，有助于提高连接的承载能力和抗疲劳性能，确保建筑结构的安全性和耐久性。

5.其他

复合材料与金属之间的连接容易受到钻孔损伤和摩擦系数的影响，因此通过优化紧固策略，可以提高连接的强度和耐久性。

小 结

研究不同材质部件连接与扭矩稳定性关系，不仅有助于提升螺栓连接的可靠性、优化紧固工艺、延长设备寿命，还在多个行业领域中具有重要的实际价值。

通过深入研究不同材质组合下的摩擦系数、扭矩系数和紧固策略，可以推动相关标准的完善，提高制造水平和产品质量，为各行业的安全、高效运行提供有力保障。