考虑松弛行为的VDI 2230理论螺栓自动校核平台开发与应用

朱深铃; 雷刚; 马道矿; 陈港; 陶志东; 刘澳

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.011

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑松弛行为的VDI 2230理论螺栓自动校核平台开发与应用

·疲劳·损伤·断裂·失效分析· | 更新时间：2025-12-22

- 考虑松弛行为的VDI 2230理论螺栓自动校核平台开发与应用
- DEVELOPMENT AND APPLICATION OF VDI 2230 THEORETICAL BOLT AUTOMATIC CHECKING PLATFORM CONSIDERING RELAXATION BEHAVIOR
- 机械强度 2025年47卷第12期页码：118-126
- 作者机构：
  
  1.重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆 400054
  2.九江精密测试技术研究所，九江 332000
- 作者简介：
  
  朱深铃，男，1999年生，重庆人，在读硕士研究生；主要研究方向为汽车零部件有限元仿真；E-mail：zhusl_2020@163.com。
- 基金信息：
  
  中国船舶集团有限公司科研项目(202121ZZ);重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202204018;KJQN202404021;NDZD2022-02)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.011
  中图分类号： TH131
- 收稿：2024-04-13，
  
  修回：2024-06-02，
  
  纸质出版：2025-12-15
- 稿件说明：
移动端阅览
朱深铃，雷刚，马道矿，等. 考虑松弛行为的VDI 2230理论螺栓自动校核平台开发与应用［J］. 机械强度，2025，47（12）：118-126.

ZHU Shenling，LEI Gang，MA Daokuang，et al. Development and application of VDI 2230 theoretical bolt automatic checking platform considering relaxation behavior［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：118-126.
朱深铃，雷刚，马道矿，等. 考虑松弛行为的VDI 2230理论螺栓自动校核平台开发与应用［J］. 机械强度，2025，47（12）：118-126. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.011.

ZHU Shenling，LEI Gang，MA Daokuang，et al. Development and application of VDI 2230 theoretical bolt automatic checking platform considering relaxation behavior［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：118-126. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.011.

摘要

针对蠕变过程中提取螺栓受力数据效率低下和进行螺栓强度校核流程烦琐的问题，开发了一款螺栓自动校核平台。首先，在Abaqus软件中建立了发动机缸体缸盖螺栓连接结构蠕变分析有限元模型，基于有限元计算结果和VDI 2230理论对螺栓强度进行校核，平台集成了VDI 2230理论中螺栓校核的公式、算法和数据库。然后，根据平台不同模块可通过运行CAE二次开发脚本实现自动提取螺栓有限元计算结果、自动进行螺栓强度校核、自动输出相应的螺栓校核报告。结果表明，缸体缸盖发生蠕变后，与其配合使用的缸盖螺栓各项安全因子均符合标准。

Abstract

To address the inefficiency in extracting bolt stress data during the creep process and the complexity of the bolt strength verification procedure

an automated bolt verification platform was developed. Firstly

a finite element model for creep analysis of the engine block and cylinder head bolt connection structure was established in Abaqus. Based on the finite element analysis results and the VDI 2230 theory， bolt strength verification was conducted. The platform integrates the formulas

algorithms

and database for bolt verification as stipulated in the VDI 2230 theory. Subsequently

different modules of the platform enable automatic extraction of bolt finite element results

automatic bolt strength verification

and automatic generation of corresponding bolt verification reports through the execution of CAE secondary development scripts. The results indicate that after creep occurs in the engine block and cylinder head

all safety factors of the cooperating cylinder head bolts comply with the standards.

关键词

Keywords

references

赵振龙，孙丹，崔海冰 . 发动机高温螺栓紧固可靠性研究［J］. 内燃机与动力装置， 2022 ， 39 （ 2 ）： 28 - 34 .

ZHAO Zhenlong ， SUN Dan ， CUI Haibing . Reliability research on engine high temperature bolt fastening ［J］. Internal Combustion Engine & Powerplant ， 2022 ， 39 （ 2 ）： 28 - 34 . （In Chinese）

徐浩，王崴，马跃，等 . 高温螺栓蠕变松弛的理论分析［J］. 润滑与密封， 2013 ， 38 （ 7 ）： 57 - 60 .

XU Hao ， WANG Wei ， MA Yue ， et al . Analysis of high temperature creep relaxation of bolted joint ［J］. Lubrication Engineering ， 2013 ， 38 （ 7 ）： 57 - 60 . （In Chinese）

XIE Y H ， XIAO Y ， LV J X ， et al . Influence of creep on preload relaxation of bolted composite joints：modeling and numerical simulation ［J］. Composite Structures ， 2020 ， 245 ： 112332 .

VDI . Systematic calculation of highly stressed bolted Joints-Joints with one cylindrical bolt： VDI 2230 Blatt 1-2015 ［S］. Berlin ： German Society for Science and Technology ， 2015 ： 1 - 182 .

李娅娜，苏张思麒 . VDI 2230标准关键参数对螺栓强度校核的影响研究［J］. 机械制造， 2019 ， 57 （ 12 ）： 77 - 81 .

LI Yana ， SU Zhangsiqi . Study on influence of key parameters of VDI 2230 standard on bolt strength check ［J］. Machinery ， 2019 ， 57 （ 12 ）： 77 - 81 . （In Chinese）

CARDOSO R C ， NASCIMENTO B L ， FREITAS THOMPSON F ， et al . Study of bolted joint axial stiffness using finite element analyses，experimental tests， and analytical calculations ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part C： Journal of Mechanical Engineering Science ， 2020 ， 234 （ 23 ）： 4671 - 4681 .

邬自力，陈永兴，陈新奎 . 基于ANSYS和VDI 2230标准的齿圈螺栓强度分析［J］. 机械设计， 2022 ， 39 （增刊1 ）： 109 - 112 .

WU Zili ， CHEN Yongxing ， CHEN Xinkui . Strength analysis of girth gears bolt based on ANSYS and VDI 2230 standard ［J］. Journal of Machine Design ， 2022 ， 39 （ Suppl. 1 ）： 109 - 112 . （In Chinese）

曹罚君 . 多轴非比例载荷谱条件下高强度螺栓疲劳强度分析［J］. 机械强度， 2019 ， 41 （ 1 ）： 232 - 237 .

CAO Fajun . Fatigue strength analysis of high-strength joint bolts under multiaxial nonproportional loading spectrum ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2019 ， 41 （ 1 ）： 232 - 237 . （In Chinese）

CHEN B ， YIN Z J ， YANG J ， et al . Integration research for steel shelf CAD/CAE calculation and analysis system ［J］. Advanced Materials Research ， 2011 ，243/244/ 245 / 246 /247/ 248 / 249 ： 6154 - 6158 .

ZHANG X T ， MA W L ， JIAO X L . Secondary development and application of satellite dynamic simulation platform based on ABAQUS ［J］. IOP Conference Series：Materials Science and Engineering ， 2018 ， 436 （ 1 ）： 012012 .

ZHANG L ， YU M Y ， REN Y F . Applied CATIA secondary development to parametric design of active magnetic bearing ［J］. MATEC Web of Conferences ， 2016 ， 77 ： 01034 .

宋慧斌，贾晓辉，马春林，等 . 基于Hypermesh二次开发的驾驶室自由模态仿真自动化研究［J］. 重型汽车， 2023 （ 1 ）： 9 - 10 .

SONG Huibin ， JIA Xiaohui ， MA Chunlin ， et al . Research on automation of cab free mode simulation based on Hypermesh secondary development ［J］. Heavy Truck ， 2023 （ 1 ）： 9 - 10 . （In Chinese）

姜仁杰，杨晓光，石多奇，等 . 基于Abaqus二次开发的复杂结构寿命计算平台［J］. 机械强度， 2024 ， 46 （ 1 ）： 216 - 223 .

JIANG Renjie ， YANG Xiaoguang ， SHI Duoqi ， et al . Complex structure life calculation platform based on secondary development of Abaqus ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2024 ， 46 （ 1 ）： 216 - 223 . （In Chinese）

商庆亮，孙兆岩 . 聚焦汽车等制造业结构领域的智能化仿真平台开发研究［J］. 汽车工业研究， 2022 （ 2 ）： 13 - 17 .

SHANG Qingliang ， SUN Zhaoyan . Development and research of intelligent simulation platform focusing on automobile and other manufacturing structure fields ［J］. Auto Industry Research ， 2022 （ 2 ）： 13 - 17 . （In Chinese）

李东林，黄佳，丁晓宇 . 基于VDI2230标准的螺栓连接载荷系数仿真计算与试验验证［J］. 强度与环境， 2023 ， 50 （ 3 ）： 10 - 18 .

LI Donglin ， HUANG Jia ， DING Xiaoyu . Simulation and experiment verification of bolted joints load factor based on VDI2230 ［J］. Structure & Environment Engineering ， 2023 ， 50 （ 3 ）： 10 - 18 . （In Chinese）

曹敏，吴宗健 . 汽轮机高温螺栓蠕变和应力松弛研究［J］. 电站系统工程， 2022 ， 38 （ 4 ）： 19 - 22 .

CAO Min ， WU Zongjian . Research on creep and stress relaxation of bolts in steam turbine at high temperature ［J］. Power System Engineering ， 2022 ， 38 （ 4 ）： 19 - 22 . （In Chinese）

王亭沂，曹旭祥，李风，等 . 热采井口装置螺栓的蠕变及应力松弛规律研究［J］. 机械强度， 2021 ， 43 （ 1 ）： 204 - 210 .

WANG Tingyi ， CAO Xuxiang ， LI Feng ， et al . Study on thermal creep and stress relaxation of bolts in thermal recovery wellhead ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2021 ， 43 （ 1 ）： 204 - 210 . （In Chinese）

何联格，张斌，郑建军，等 . 考虑材料高温蠕变的螺纹副轴向承载分布规律［J］. 西南交通大学学报， 2022 ， 57 （ 5 ）： 1024 - 1031 .

HE Liange ， ZHANG Bin ， ZHENG Jianjun ， et al . Axial load distribution law of high temperature thread pair considering material creep ［J］. Journal of Southwest Jiaotong University ， 2022 ， 57 （ 5 ）： 1024 - 1031 . （In Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于连续损伤模型的层合板多钉连接结构失效分析