扩孔对摩擦型高强度螺栓传力影响研究

发布时间：2021-04-07 06:08

　　随着大型钢结构体系中高强度螺栓连接的广泛应用,对高强度螺栓的设计、施工提出了更高的要求。在实际工程中,因种种原因螺栓扩孔时有发生,影响结构的安全。国内外针对扩孔的研究集中于高强度螺栓承压型连接和标准扩孔对节点耗能变形的影响,对摩擦型螺栓连接扩孔后的承载能力研究较少。本文在总结国内外已有规范和研究成果的基础上,对摩擦型高强度螺栓在抗剪连接中的承载能力性能以及不同扩孔方式对其承载能力影响进行了数值模拟计算分析。本文通过建立Ansys模型对在抗剪连接中的摩擦型高强度螺栓进行模拟。探究了在不同板厚、抗滑移系数、钢材强度等参数下螺栓的连接性能。计算结果显示,除规范中定义的摩擦系数及预紧力大小对承载能力的影响外,连接板的厚度对承载能力同样有较大影响。对于M30螺栓,在标准栓孔下中间板的板厚取值宜大于20mm,拼接板的板厚宜大于12mm。而钢材强度对板件承载能力的影响较小。通过对标准栓孔进行孔型为同心圆的扩大孔处理,探究了采用不同扩孔面积及对不同板件进行扩孔时螺栓连接构件的抗剪承载能力及预紧力松弛状况,给出了扩孔试件的折减设计方法。计算结果表明,扩孔面积越大承载能力越小,预紧力松弛越多。不同板件扩孔... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

试件构造图

运用有限元软件对结构的受力状态进行模拟，已成为结构体系分析重要方法。近年来各国学者也针对高强度螺栓建立了相关有限元分析模型。Ju、Clinton[28]和R.Acet[29]运用三维弹塑性有限元理论和刚塑性模型编写了有限元程序，模拟了螺栓连接的整个加载过程。Bouchair[30]、Kim[31][32]、Huang[33]和 Chung[34][35]运用Cast3m、ABAQUS 和 ANSYS 有限元软件建立了高强度螺栓连接的有限元模型。本文则在前人研究的基础上采用 Ansys 建立有限元分析模型。2.3.1 单元类型及网格划分本文建立的 Ansys 摩擦型高强度螺栓计算模型采用 solid185 实体单元，因采用摩擦型链接，螺栓及螺帽用圆柱体模拟。采用预拉伸单元施加螺栓的预紧力，各个接触面的接触状态用目标单元 targe170 和接触单元 conta174 来模拟。为了提高计算准确度，模型的网格划分均采用映射网格划分，在关键节点处的网格通过布尔运算进行细化处理以缩短计算时长，其网格示意图见图 2.3。

图 2- 6 10-35mm 板厚下荷载-位移曲线表 2. 7 板厚对折减系数的影响材级板厚（mm）极限荷载（kN）计算值中间板 拼接板值34510 7 258.9 15 10 280.3 20 12 310.1 25 15 312.3 30 17 312.1 35 20 312.8 以看出，对于 Q345 钢，当中间板板厚在 10mm 至 20mm荷载的影响较大，且因为厚度的变化试件整体刚度也有较 20mm 及其以上时极限承载力变化较小，且模型整体刚度因在下个小节进行分析。际设计中当采用 Q345 钢 M30 的摩擦型高强度螺栓时，尽0mm 拼接板 12mm 及其以上的钢板。当小于板厚小于 20


本文编号：3122954