为了更准确地计算螺栓被连接件的刚度,引入了假设垂直螺栓轴线的受压层在径向位置压应力的4次关系式,推导了被连接件刚度的计算公式.结合有限元分析及插值计算方法,获得了不同材料、不同尺寸所对应被连接件的刚度,反算出了相应的半顶角,进而拟合出了半顶角的解析式.同时,采用I-Scan压力测量系统测得了被连接件结合面的压力分布数据,得到了实际的半顶角.实验结果表明,半顶角解析解的误差小于2°,与有限元分析结果相比,被连接件刚度的计算误差小于6%,因此所推公式可准确地计算被连接件的刚度.

基于三维轴对称模型的弹性理论方法对螺栓连接中被连接件进行了建模,用均匀分布的环形力来模拟螺栓头部对被连接件的作用力,给出了被连接件的刚度的理论解析.实例计算结果表明提出的计算方法具有较高的精度.得到的被连接件刚度计算方法不需要进行太复杂的运算,适合螺纹连接设计中较为准确地计算被连接间的刚度,具有较好的工程实用性.基于三维弹性理论解析解的方法对被连接件的刚度进行求解,不需假设应力分布,也不需要对最佳的半锥角进行实验或有限元统计.