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摘要
基于有限元分析法研究汽车底盘和车身系统所用螺纹紧固件的螺纹负载、应力分布等问题,对前提所需考虑螺纹升角的螺纹有限元模型进行参数化建模研究,并对其有效性进行分析验证。首先根据螺纹基本牙型特征推导出螺纹轮廓线的数学表达公式,在有限元软件HyperMesh中依据螺纹轮廓线的特征公式创建螺纹横截面壳单元,再拉伸成体,形成一种不依据螺纹实体模型的螺纹六面体网格参数化划分方法。以此方法建立能够满足有限元法分析所需要的且考虑螺纹升角等特征的螺纹有限元模型。另外,要求内外螺纹同步建模,可以保证螺栓和螺母的啮合螺纹单元节点重合,增加螺纹有限元模型的可靠性和仿真分析的顺利进行,然后利用YAMATOTO理论法和有限元法对计算结果进行对比分析,以此验证螺纹有限元模型的有效性,最后在螺纹有效模型的基础上,对螺纹联接中螺纹负载情况和分布规律等进行分析。以螺纹参数化模型为基础,通过在ABAQUS中对螺纹有限元模型进行有一定预紧力的仿真计算,得到螺纹的负载分布规律:越靠近被夹件的螺纹负载越高;当螺纹摩擦系数取0.05时,仿真计算得到靠近被夹持件的第一圈螺纹负载占比约为30%,前三圈螺纹负载占比为60%～70%,此螺纹负载分布规律和负载占比情况与通过YAMATOTO理论法计算的结果相吻合。
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