0 引 言

螺栓连接是机械结构中广泛运用的一种连接形式，当机械结合部收到外加复杂动载荷作用时，表现出复杂的动力特性，严重影响机械结构的整体动态性能。本文针对为汽车制造行业专门设计的某新构型卧式加工中心，其立柱与床身连接结合处采用12组高强度螺钉连接，而栓接结合面刚度具有明显的非线性特性，动态特性较为复杂，常常是机械结构整体刚度的重要组成部分，有时甚至是整体刚度的薄弱环节，影响整机的动态特性，从而严重影响该新构型加工中心的加工精度。因此，建立合适的结合部刚度模型进行分析论证显得尤为重要。

在被连接件刚度计算方面，ZHU［1］用空心圆柱体、圆锥体与球体等形状等效被连接件的压应力分布区域，为被连接件刚度的计算提供了途径，WILF-MANJ等［2］假设垂直轴截面方向的压应力均匀分布，其大小随轴向位置变化而变化。以上文献只是针对被连接件刚度进行计算，并未考虑结合面接触刚度。

通过有限元法提取弹性应变能来计算螺栓连接结合部刚度的新方法。建立了螺栓连接的T形件的整体刚度模型，并分析其在循环载荷作用下的力学特性。Naruse等［6］应用有限元法分析了弯矩作用下单个螺栓连接的非线性弯曲刚度，并考虑了结合面接触条件的影响。上述文献考虑了结合面的刚度影响，并给予相关计算，但未对结合面刚度给予相应的等效处理。