緊固螺栓的強度驗證和仿真

李曼，杜振斌，路素銀，任瑞杰

（河北省輸變電裝備電磁與結構性能重點實驗室,河北保定 071056）

0 引言

電力變壓器是電網中很重要的設備，變壓器的安全可靠性對電網起著至關重要的作用。變壓器的正常運行是電力系統安全、可靠和優質運行的重要保證，而螺栓連接是變壓器設備各個零部件之間的一種很普遍的連接方式[1-2]。在給螺栓施加轉矩的時候，轉矩分配到螺栓桿上的載荷，會因螺栓墊片與連接件的摩擦因數、螺紋與連接材料間的摩擦因數的不同而發生變化。本文用實驗的方法測得了實際施加轉矩后螺栓桿上的強度，與用軟件強度仿真的結果進行對比，對比后按照實際測得的數據修改了仿真方法，最終使得仿真結果與實際測量結果相互擬合。

1 實驗模型

一般通過在螺母上施加轉矩達到在螺栓上施加預緊力的目的[3-5]。零部件之間在用螺栓連接的時候，因為零部件的材料不同，導致摩擦力不同，從而使最終作用在螺栓上的預緊力不同。

為了測試擰緊時螺栓螺柱上的受力情況，設計了便于測量螺桿應變的實驗模型，如圖1所示。其中，連接螺栓為8.8級M12的螺栓，其他材料均為Q355鋼。

如圖1所示，螺栓1為施加轉矩的螺栓，連接件3的一端固定，用螺栓1連接所有的連接件和輔助件，實驗中使用輔助連接件4、5是為了增強連接件2、3的強度和剛度。

在螺栓的螺母上施加轉矩時，螺母與墊片之間、墊片與連接件之間都會有摩擦，這些摩擦消耗掉一部分轉矩，最終作用到螺栓桿上的預緊力會因為連接件材料的不同而不同。……