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变形协调原理:实现零缝隙拼接的关键

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:此种相对变形会引起十分有害的力流密集和应力集中现象。现以螺纹零件为例说明变形协调原理。其中图a在焊缝附近两块板均受拉,虽然变形方向相同,但其应力分布不太均匀,存在一定的应力集中情况;图b所示为在焊缝附近板1受拉,而板2受压,两者变形方向相反,应力集中很大、且应力集中产生在力流出现180°急剧转折处,非常糟糕;图c为经改进后的结构方案。

变形协调原理:实现零缝隙拼接的关键

在外载荷作用下,两个相连接的零件在其联接处,由于各自受力与变形不同,因而在两零件之间产生相对变形。此种相对变形会引起十分有害的力流密集和应力集中现象。

变形协调原理就是应尽量使相互连接的零件在外载作用下的变形方向相同,尽可能减小相对附加变形,并使载荷在接触面间均匀分布

现以螺纹零件为例说明变形协调原理。当螺栓联接预紧后,外螺纹受拉伸长、螺距加大,而内螺纹受压缩短、螺距减小,两者变形方向相反。螺距的变化使得螺纹牙产生附加弯曲变形,造成预紧力在螺纹牙之间分布不均匀。如图6-35所示为当螺纹工作圈数为10圈时的载荷分布情况。其中第一圈螺纹的承载占总载荷的三分之一,足见预紧力在螺纹牙之间分布极不均匀,导致应力集中和总体承载能力降低。

根据变形协调原理进行结构改进后的方案如图6-36所示。其中图a为悬置螺母,使得内外螺纹均受拉伸,两者变形方向相同;图b为环槽螺母,它使得原来受力最大的几圈螺纹的内外螺纹的变形方向相同。这些结构措施均有利于改善载荷分布不均匀的情况,提高结构总体承载能力。

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图6-35 螺纹牙预紧后的载荷分布

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图6-36 经结构改进后的悬置螺母和环槽螺母

a)悬置螺母 b)环槽螺母

又如图6-37所示为两块相搭接的焊接板的变形与应力分布。其中图a在焊缝附近两块板均受拉,虽然变形方向相同,但其应力分布不太均匀,存在一定的应力集中情况;图b所示为在焊缝附近板1受拉,而板2受压,两者变形方向相反,应力集中很大、且应力集中产生在力流出现180°急剧转折处,非常糟糕;图c为经改进后的结构方案。即将两块板的搭接部分改为壁厚呈线性变化的斜接口,其结果不仅使两块板的变形方向相同,而且基本上消除了相对变形,使得应力分布相当均匀,完全符合变形协调原理。

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图6-37 两块相搭接的焊接板的变形与应力分布

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