某污水处理厂推流器耦合尾架发生断裂,给企业造成了严重的经济损失。对耦合尾架进行失效行为分析和机理研究,找出事故的根本原因,预防同类事故的重复发生,对促进企业的安全生产具有重要意义。本文的研究对象为发生断裂失效的耦合尾架螺栓联接结构,从理化性能检验、强度校核、接触有限元模拟分析、疲劳特性研究等方面,对耦合尾架螺栓联接结构的断裂失效行为及机理进行系统研究,主要工作内容包括:(1)分别对耦合尾架螺栓联接结构发生断裂的螺栓和法兰进行理化性能检验,包括断口宏微观形貌观察,材料化学成分分析、力学性能检验和金相组织分析。通过一系列的试验,确定失效的性质,找到耦合尾架断裂的内在原因。(2)将螺栓联接结构看作弹性体系,分析在预紧载荷和外载荷下的力学特性,然后采用Yamamoto方法计算螺栓轴向载荷分布解析解,了解螺栓载荷分布情况。通过校核螺栓的静强度、螺纹强度、法兰沉孔处挤压强度以及螺栓的疲劳强度,判断螺栓和法兰螺孔的断裂是否由于过载或疲劳强度不足导致的。(3)采用ANSYS软件进行接触有限元分析,模拟螺栓联结结构实际运行工况,得出模型的应力分布情况,从而了解螺栓和法兰断裂的力学因素以及裂纹可能萌生的部位。通过对比轴向载荷分布模拟解与解析解,验证模拟的合理性。另外研究螺纹根部圆角半径、预紧力和振动对螺栓疲劳寿命的影响规律,进行优化设计。(4)通过对螺栓样品进行疲劳试验,得到螺栓的疲劳强度极限和S-N曲线表达式,然后基于S-N曲线对螺栓进行疲劳设计,计算工作条件下螺栓所能承受的最大应力幅。最后采用nCode Fatigue-Life疲劳分析软件对螺栓进行疲劳寿命模拟,得出螺栓疲劳寿命云图和疲劳损伤云图,分析螺栓的疲劳性能。(5)对耦合尾架螺栓联接结构断裂原因进行综合分析,针对材料、强度、应力集中和工况等因素,提出相应的改进措施。