低間隙Ti–6Al–4V 抗剪螺栓預緊過程及連接結構力學性能的有限元仿真*

殷銀銀，高學敏，馮德榮，董晨曦，劉前峰，吳曉重

（1. 河南航天精工制造有限公司，信陽 464000；

（2. 河南省緊固連接技術重點實驗室，信陽，464000；

（3. 天津大學，天津 300072）

緊固件作為一種重要的通用基礎件，在工業中具有舉足輕重的作用，被稱為“工業之米”。 在航空領域，飛機的連接方式仍以機械連接為主，飛機的連接裝配依靠大量的緊固件；在航天領域，飛行器部段之間的連接也要靠緊固件。隨著裝備輕量化發展需求，越來越多的航空航天緊固件采用鈦合金材料。目前，在歐美發達國家，鈦合金緊固件95%以上采用國際上公認的Ti–6Al–4V材料制造，一些先進機型用的鈦合金緊固件已經完全替代 了30CrMnSiA 鋼。Ti–6Al–4V Extra Low Interstitial（ELI）是我國自主研發的新型損傷容限型鈦合金，具有較高的抗疲勞強度和抗拉強度、較低的彈性模量、低密度、低成本和良好的耐腐蝕性，有望作為緊固件的材料應用于航空航天工業中[1]。

當前常用的機械連接方式中，螺栓連接是一種可拆卸的固定連接，具有結構簡單、連接可靠、裝拆方便等優點。數以萬計的螺栓緊固件形成連接系統，保證了裝備質量的可靠性[2]。擰緊螺栓并對螺栓施加一定的預緊載荷是螺栓在使用過程中的必要過程，被連接件接觸面貼合的緊密程度和預緊程度是保證連接可靠的關鍵[3]。工程應用中，螺栓預緊力的加載方法主要包括預拉伸法、熱脹法、擰緊力矩法等。使用扭力扳手采用擰緊力矩法對螺栓施加預緊力是最常見的方法。隨著計算仿真技術的發展，學者們逐漸使用有限元仿真對螺栓的力學性能進行研究。……