● 摘要
航空结构中存在着大量的连接件，由于结构的不连续性和复杂的传力形式使其抗疲劳破坏的能力急剧下降，影响结构的使用寿命。而且连接件的防松问题十分突出，许多连接部位承受着冲击、振动和变载，使这个问题更为复杂化。特型(自锁)螺栓不仅自锁能力强，而且加工方便、受力均匀，极大地改变了传统螺纹的受力状态和性能，可同时实现减重和防松的目的，在国际上得到日益广泛的应用。本课题主要针对这种新型的螺栓连接方式进行了较为系统的研究，并采用损伤力学方法预估其疲劳寿命。本文主要涉及以下三个方面的内容：第一部分：运用有限元数值仿真技术在国内首次系统性的研究了不同切角的牙形、不同螺距、不同直径及加工精度等因素对螺纹承载分布及齿根部应力的影响的一般规律，并分析了摩擦系数变化的影响；第二部分：运用损伤力学-闭合解法对各种切角的自锁螺纹进行寿命预估，在国内首次系统性的分析了牙形切角改变和螺纹使用寿命之间的规律，可用于优化牙形结构。第三部分：运用损伤力学-有限元法对简化后的多钉连接件进行了疲劳裂纹萌生和扩展寿命预估，探讨了多钉连接方式对构件寿命的影响。总之，本文的工作将为此项新技术在我国航空业及其他领域的广泛应用提供理论依据。