在VDI2230中,螺栓连接的轴向变形是通过简化的机械弹簧来描述的。对于同心夹紧,螺栓被认为是拉伸弹簧,被夹紧件被认为是压缩弹簧。这个力学模型,听起来很友好,让人兴奋。但是不是过于简化了?
有了这样的力学模型,问题描述变得简单和经典:螺栓和被夹紧件的轴向变形与力成线性正比关系。
第一个问题:轴向变形和力是线性关系吗?
第二个问题:螺栓,尤其是被夹紧件,是面,轴向变形应该怎么统计,提取最大值,最小值,还是平均值?
分析模型如下图所示:
第一个问题:轴向变形和力是线性关系吗?
虽然螺栓连接分析包含接触非线性,但被夹紧件各位置的轴向位移与预紧力确实是线性关系。
第二个问题:轴向变形应该怎么统计?
改变被夹紧件的外圈直径。
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被夹紧件轴向位移与位置是非线性关系。
为什么笔者研究这两个问题。
第一,轴向变形和力是线性关系,所以弹簧力学模型是成立的。
第二,轴向位移与位置是非线性关系。在外载荷作用下,螺栓分担的外力和螺栓与被夹紧件的相对刚度有关,并且载荷引入系数和载荷引入位置有关。所以真正获取被夹紧件的轴向位移指标是很麻烦的。换言之,弹簧力学模型的实际价值很有限。