关于螺栓联接

1、关于螺栓、法兰、预紧力的思考一直以来都很困惑，原因是我以前接触的螺栓连接都是连接两个材料是钢铁的物体，螺栓本身也是钢铁，而那时还要想办法提高被连接物体的刚度，而我们现在连接的物体为铝材，众所周知，铝比铁要软，弹性模量大约是钢的1/3（钢的弹性模量2.06e11Pa，铝的弹性模量为7e10Pa）。大部分设计手册和机械设计教材上，谈到预紧力时，都会牵涉到两个刚度问题。螺栓自身刚度C1，被连接材料的刚度C2。受轴向载荷的普通螺栓联接未拧紧 拧紧后工作前 工作时未拧紧时，螺栓未受力、无变形；被联接件，未受力、无变形 拧紧后工作前，螺栓受拉，伸长；被联接件，受压，缩短工作时，螺栓再加，总伸长,对应拉力；

2、被联接件，总压缩量,联接面间受压 螺栓受到的总拉力=工作拉力+剩余预紧力。各力关系图 螺栓刚度 被联接件刚度 工作拉力总拉力剩余预紧力螺栓相对刚度被联接件相对刚度以下为机械工业出版社出版的机械设计手册上摘录的螺栓相对刚度系数我以为上述相对刚度应该符合于被联接材料为钢材时适用。从螺栓总拉力公式中可以看出螺栓相对刚度越小，总拉力变化越少。典型的刚度计算公式：对于螺栓的刚度计算可以直接采用上述公式，但是对被联接材料来说，如何确定A才是关键。书本机械工程设计（Mechanical Engineering Desigh, Author: Joseph E.Shigley Charies R.Mischk

3、e）中提到：Ito has used ultrasonic technigues to determine the pressur distribution at the member interface. The results show that the pressure stays high out to about 1.5bolt radii. The pressure, however, falls off farther away from the bolt. Thus Ito suggests the use of Rotshcerspressure-cone method fo

4、r stiffness calculations with a variable cone angle. This method is quite complicated, and so here we choose to a simpler approach using a fixed cone angle.以下为该计算方法：对上部分考虑因此，如果上下部分厚度材料一样，那么被联接件的总体刚度如何确定D、d？D应该对应dwd应该对应的是孔径对于角度的取值说法不一：在机械设计手册单行版联接与紧固中提到对被联接件的刚度的如下算法：通过比较上诉公式，有如下规律：1、 被联接件为薄圆筒时，被联接件的应

5、力分布相对均匀。2、 在外径小于3dw时，应力分布会受外径大小的影响3、 当外径大于3dw时，被联接件的应力分布就不太受到外形的影响了。参考The results show that the pressure stays high out to about 1.5bolt radii。我想在此能否就法兰的外径大小做出这么一个结论：当法兰厚度比较小时，外径到螺栓孔的中心，至少为1.5dw，当法兰比较厚时，以角度做个圆锥来确定外径。不过从上述公式推导过程来看，该距离还应该与法兰厚度有关。关于法兰厚度的选择：我们认为我们走进了误区：从强度上找法兰的最佳厚度。 试想，预紧力一定下来，螺栓定下来，下面的受压面积就定下来了，粗略估计应力