帶或不帶加勁肋螺栓連接端板性能試驗及分析

論述了梁柱端板螺栓連接的意義,端板連接的形式、研究分析方法,以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和水平。

文章分析了撬力作用產(chǎn)生的原因,通過對國內(nèi)外鋼結(jié)構節(jié)點端板厚度設計中采用的對撬力作用計算和設計方法的比較,提出端板厚度計算過程中考慮計算撬力作用更合理,并指出gb50017-2003中端板厚度計算沒有考慮撬力實際大小,過于保守。

對鋼結(jié)構節(jié)點在火災作用后的力學性能進行深入研究至關重要,它是研究結(jié)構整體火災作用后力學性能的重要基礎。對四個足尺高強螺栓連接節(jié)點進行了模擬自然火災試驗,通過對其火災前后力學性能試驗結(jié)果的對比分析,采用數(shù)值分析的最小二乘法,得到了該類節(jié)點各主要參數(shù)與其所經(jīng)歷的最高火災溫度相關的擬合公式,為具有此類連接節(jié)點的鋼結(jié)構火災后的安全性檢測評定與加固提供了參考依據(jù),也為我國《鋼結(jié)構抗火設計規(guī)范》的修訂提供參考。

為了很好的模擬螺栓連接對發(fā)動機機匣剛性的影響,利用ansys非線性接觸算法對螺栓連接進行了仿真計算,利用軸向力模擬了螺栓的預緊力,通過一系列不同的螺栓預緊力的計算,得到了機匣彎曲剛度與螺栓預緊力的關系曲線,并分析了螺栓連接對發(fā)動機機匣剛性的影響,為復雜結(jié)構中的螺栓連接簡化提供了可靠的依據(jù)。

為了很好的模擬帶預緊力受剪螺栓的復雜應力狀況,本文應用ansys非線性接觸算法對螺栓連接進行了仿真,利用降溫法模擬了螺栓的預緊力,給出了螺栓連接剛度計算公式,通過一系列不同厚度構件的螺栓連接剛度計算,得到了構件厚度與螺栓連接剛度間的關系曲線;為復雜結(jié)構中螺栓連接的簡化計算提供了可靠參考依據(jù)。

利用有限元軟件ansys對端板型螺栓連接鋼節(jié)點進行了彈塑性有限元計算,分析了節(jié)點中端板厚度的變化對螺栓內(nèi)力及變形的影響,討論了螺栓實際受力與設計方法的關系。進而提出了一些在端板型鋼節(jié)點設計時值得思考的問題。

螺栓連接

實驗一螺栓連接實驗 ⅰ、單個螺栓連接實驗 一、實驗目的 現(xiàn)代各類機械中，廣泛應用螺栓進行聯(lián)接，如何計算和測量螺栓受力情況及靜、動態(tài)特 性參數(shù)，是工程技術人員的一個重要課題。本實驗通過對螺栓的受力進行測試和分析，要求 達到下述目的。 1、了解螺栓聯(lián)接在擰緊過程中各部分的受力情況。 2、計算螺栓相對剛度，并繪制螺栓聯(lián)接的受力變形圖。 3、驗證受軸向工作載荷時，預緊螺栓聯(lián)接的變形規(guī)律，及對螺栓總拉力的影響。 4、通過螺栓的動載實驗，改變螺栓聯(lián)接的相對剛度，觀察螺栓動應力幅值的變化，以 驗證提高螺栓聯(lián)接強度的各項措施。 二、實驗項目 lzs螺栓聯(lián)接綜合實驗臺可進行下列實驗項目： 1、(空心)螺栓聯(lián)接靜、動態(tài)實驗。(空心螺栓+剛性墊片+無錐塞) 2、改變螺栓剛度的聯(lián)接靜、動態(tài)實驗。(空心螺栓、實心螺栓) 3、改變墊片剛度的靜、動態(tài)實驗。(剛性墊片、彈性墊片

精選 例題1.如下圖所示，有一用m20c級螺栓的鋼板拼接，鋼材為q235-a。 計算此拼接能承受的最大軸心力設計值n。 精選 精選 例題2.圖示一鋼板的對接拼接，螺栓直徑d=20mm，孔徑d0=21.5mm， c級螺栓。鋼板截面為—16*220，拼接板為2—8*220，鋼材采用q235 —af，承受外力設計值n=535kn。鋼板抗拉強度設計值f=215n/mm2， 螺栓的強度設計值為fvb=140n/mm2和fcb=305n/mm2。試設計此對接 拼接。 精選 精選 例3如圖所示，偏心受拉的c級普通螺栓連接，偏心拉力設計值 n=300kn，e=60mm，螺栓布置如圖。 （1）試確定螺栓的規(guī)格 （2）其他條件不變，若e=100mm，則螺栓的規(guī)格又如何？ 精選 精選 例題4.有一牛腿如圖所示，用粗制4.6級螺栓連接于鋼柱上， 牛腿下有一支托板

2.設計矩形拼接板與板件用普通螺栓連接的平接接頭。（如圖所示， 單位mm）。 已知軸心拉力設計值n=450kn，有關強度設計值：fbv＝ 130n/mm2，fbc＝305n/mm2，f＝215n/mm2，粗制螺栓d＝20mm，孔 徑d0＝21.5mm 28.10927.81knnknnbc b v 265.57.81/450n 3504324025.32.51808.643000mmdmmdmmd排列： 2/215/7.213 185.1218160 10450223 mmnmmn＝ 凈截面強度驗算： 蓋板長度=2（50+80+80+50）+10=530mm2 6.圖示一用m20普通螺栓的鋼板拼接接頭，鋼材為q235，?＝215 n/mm2。試計算接頭所能承受的最大軸心力設計值。螺栓m20,孔徑 21.5mm,?bv=130n/mm2,?b

分析高強螺栓外伸端板連接中,端板厚度、螺栓直徑、節(jié)點域加勁肋、端板加勁肋等對高強螺栓拉力分布和承載力的影響。分析結(jié)果表明:1)隨著外伸端板厚度增加,高強螺栓受到的拉力減小,當端板厚度較薄時,由于板件變形產(chǎn)生的附加撬力使高強螺栓受到的拉力增大,進一步證明了高強螺栓受拉連接中撬力的存在以及對其產(chǎn)生的不利影響;2)外伸端板受拉翼緣兩側(cè)螺栓受到的拉力基本相等,當節(jié)點連接板件的剛度滿足設計要求時,高強螺栓轉(zhuǎn)動中心位于受壓翼緣附近,壓應力由端板和柱翼緣共同傳遞,螺栓拉力分布符合t型件計算模型;3)外伸端板設置斜向加勁肋,可以增加外伸端板剛度,減小撬力影響。當節(jié)點域不設置加勁肋時,對柱翼緣設置背板進行局部加強,背板的加強作用不明顯。研究結(jié)果可為高強螺栓外伸端板連接工程應用提供參考。

采用8組40個連接試件,考察膠合木外夾鋼板群螺栓連接構件在順紋受拉時的力學性能,探討其破壞模式和受力機制。研究表明:膠合木外夾鋼板群螺栓連接的破壞模式、承載力、剛度和延性與螺栓列數(shù)、每列的螺栓數(shù)、螺栓的布置方式有關;承載力不具有由螺栓數(shù)線性疊加的性質(zhì);螺栓總數(shù)不變、多列布置螺栓延性較佳。

研究矩形空心截面外伸端板接頭的屈服機制,認為螺栓位于端板的角部?，F(xiàn)有規(guī)范沒有針對鋼結(jié)構和鋁合金結(jié)構中的這類連接節(jié)點給出相應的設計準則。采用歐洲規(guī)范中的對稱分量法研究考慮和不考慮撬力作用下新屈服機制的可靠性,基于試驗結(jié)果建議采用新屈服機制。

1/4 螺栓組連接受力與相對剛度實驗 一、實驗目的 1、驗證螺栓組連接受力分析理論； 2、了解用電阻應變儀測定機器機構中應力的一般方法。 二、實驗設備和工作原理 螺栓組連接實驗臺由螺栓連接、加載裝置及測試儀器三部分組成。如圖1所示螺栓組連 接是由十個均布排列為二行的螺栓將支架11和機座12連接起來而構成。加載裝置是由具有 1：100放大比的兩極杠桿13和14組成，砝碼力g經(jīng)過杠桿放大而作用在支架上的載荷為p， 因此，連接接觸面將受有橫向載荷p和翻轉(zhuǎn)力矩m。 lpm(n·㎜) gp100(n) 式中l(wèi)—力臂（㎜） 由于p和m的作用，在螺栓中引起的受力是通過貼在每個螺栓上的電阻應變片15的變 形并借助電阻應變儀而測得。電阻應變儀是通過載波電橋?qū)C械量轉(zhuǎn)換成電量實現(xiàn)測量的。 如圖2所示，將貼在螺栓上的電阻應變片1

在工業(yè)建筑中為了滿足工藝方面的特殊要求節(jié)省空間一些管道沿柱腹板通行,為此作者論述了梁柱端板螺栓連接的一種加勁方式,即采用槽鋼代替薄鋼板作為加勁肋。對一無加勁肋和一有槽鋼加勁肋的梁柱節(jié)點簡化模型進行有限元模擬分析,通過計算結(jié)果的對比分析,研究槽鋼作為加勁肋對節(jié)點受力性能的影響。研究表明采用槽鋼加勁肋的節(jié)點的強度和剛度有了顯著提高。

對接觸面噴砂處理的5個摩擦型高強螺栓連接試件進行了性能試驗,試驗結(jié)果表明,噴砂處理的接觸面抗滑移系數(shù)較規(guī)范建議值低;高強螺栓的預拉力對接觸面的抗滑移系數(shù)有影響,預拉力愈大,接觸面抗滑移系數(shù)愈小。還對其中一個試件做了有限元分析,模擬結(jié)果表明,連接板件相對滑動時螺栓孔周圍大部分區(qū)域的應力達到了板件鋼材的屈服強度,而連接破壞時,螺栓孔周圍的板件應力均達到了鋼材的抗拉強度。

槽鋼加勁肋在梁柱連接中性能研究——在工業(yè)建筑中為了滿足工藝方面的特殊要求節(jié)省空間一些管道沿柱腹板通行，為此作者論述了梁柱端板螺栓連接的一種加勁方式，即采用槽鋼代替薄鋼板作為加勁肋。對一無加勁肋和一有槽鋼加勁肋的梁柱節(jié)點簡化模型進行有限元模擬分...

采用組件法推導了端板螺栓連接初始剛度的計算方法.對螺栓預拉的情況,柱翼緣和端板的初始剛度采用跨中作用一集中力的兩端固接梁模型來計算.通過與已有試驗數(shù)據(jù)的對比驗證了文中公式的可行性與有效性.

根據(jù)h型鋼梁柱外伸端板螺栓連接節(jié)點的簡化力學模型，提出用節(jié)點尺寸來計算節(jié)點初始轉(zhuǎn)動剛度ri的計算公式，通過與試驗結(jié)果比較，驗證了初始轉(zhuǎn)動剛度ri的計算公式的正確性；并對節(jié)點的破壞形式、抗震性能及影響節(jié)點初始轉(zhuǎn)動剛度的因素進行了分析討論。

針對螺栓連接的端距,中國《鋼結(jié)構設計規(guī)范》(gb50017—2017)中給出了關于最小和最大容許距離的規(guī)定,與德國規(guī)范相比,兩者都有所不同。通過有限元軟件abaqus建立螺栓雙剪切面連接板模型,選擇兩種板件厚度,在兩國規(guī)范容許的范圍內(nèi),分析端距和螺栓布置形式的改變對連接板的荷載-位移曲線、應力分布規(guī)律和破壞模式等方面的影響,研究其適用情況。結(jié)果表明,當端距取值為1.2d0時,單列和雙列螺栓連接板件的極限承載力分別達到2d0時的74.36%和97.02%。因此建議螺栓連接構件的端距可以放寬到1.2d0的范圍內(nèi),但其承載力應適當降低。

近年來高強度鋼材在工程中得到了逐步推廣和應用,尤其是q460強度等級的高強度鋼材。但是目前各國規(guī)范都尚未對高強度鋼材螺栓連接設計方法做出具體規(guī)定,仍沿用普通強度鋼材的設計方法。因此,需對端距、邊距和螺栓間距等幾何構造對高強度鋼材螺栓抗剪連接性能的影響進行深入的試驗研究。針對10,12mm厚的q460強度等級的高強度鋼材進行螺栓抗剪連接試驗,通過改變兩個10.9級m27高強度螺栓的幾何布置,研究不同端距、邊距和螺栓間距情況下,高強度鋼材的承壓性能的變化情況。由試驗可以觀察到螺栓抗剪連接的3種不同的破壞模式:端部撕裂、孔壁拉長和板凈截面拉斷。同時還將試驗得到的極限承載力與歐洲和美國鋼結(jié)構設計規(guī)范設計值進行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有規(guī)范并不能很好地預測高強度鋼材螺栓抗剪連接的破壞模式和極限強度,建議更深入地進行參數(shù)分析以完善規(guī)范設計方法。

螺栓連接基本知識