建大新闻网讯    近日，我校力学技术研究院孙博华院士团队在环形卡扣的力学特性方面取得重要进展，研究成果以“Mechanics of a thin-walled segmented torus snap fit（薄壁分段环形卡扣力学）”为题，发表在国际知名期刊Thin-Walled Structures（薄壁结构，SCI一区TOP期刊）上。孙博华院士为论文通讯作者，我校博士研究生郭晓琳为论文第一作者，西安建筑科技大学为论文独立完成单位。

卡扣在我们的日常生活中随处可见，因为它简单、方便、且可重复使用。一个完整的结构通过各种连接件由不同的组件组成，其中连接件在维护结构的完整性方面起着极其重要的作用。然而，与组件相比，对连接件的研究相对较少，经常将其简化为刚性连接。在此背景下，可拆卸连接在许多领域中变得越来越重要，特别是在需要频繁安装和拆卸的场合。因此，研究可拆卸连接的力学机制对于理解其功能和改进设计至关重要。

由于对卡扣的需求不同，不同卡扣的装配自由度不同，这也促使研究不同形状的卡扣。常见卡扣类型包括悬臂式卡扣、圆柱形卡扣、球形卡扣、环形卡扣等。在许多卡扣类型中，环面卡扣广泛应用于需要旋转的连接部件，因为它只有一个自由度。可以从以往球形卡扣和圆柱形卡扣的研究看出高斯曲率显著影响拆装力。

考虑到可以根据不同需求装配使用，建立一个半径为R_S、厚度为t的开口环形壳，它被推到一个半径为R_C的环形刚体表面上，并把一个完整的环形壳分成几个等角θ=20^◦的部分，取出其中一个进行研究。将有限元模拟与实验进行对比，最终通过理论进一步得出了环形卡扣的装配力与卸载力公式。

研究结果表明环面的非零高斯曲率对环形卡扣的力学性能有显著影响。本研究结果对今后高性能结构连接的设计具有重要意义。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.tws.2024.111676

《力学人》报道链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/G6ukFtNPZqSNs1NOfPphow