撬力對螺栓連接節(jié)點端板厚度設(shè)計影響分析

利用有限元軟件ansys對端板型螺栓連接鋼節(jié)點進(jìn)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(shè)計方法的關(guān)系。進(jìn)而提出了一些在端板型鋼節(jié)點設(shè)計時值得思考的問題。

利用有限元軟件ansys分析和研究了外伸端板高強螺栓受拉連接接頭破壞的mises等效應(yīng)力云圖、端板變形、撬力分布以及螺栓拉力變化及分布。證明了撬力在端板連接中是顯著存在的;增加端板厚度及設(shè)置加勁肋能夠減小撬力影響;撬力的作用使高強螺栓拉力提高,外伸端板高強螺栓拉力的分布是以受壓翼緣為轉(zhuǎn)動中心的梯形分布。提出了考慮撬力作用的理論計算公式,算例結(jié)果表明,考慮撬力設(shè)計的計算公式較為簡單并具有較好的設(shè)計適用性。

螺栓抗拉連接中的撬力降低連接的極限承載能力和疲勞性能,在設(shè)計中需加以考慮?，F(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(gb50017-2003)無相關(guān)計算方法的規(guī)定。本文利用有限元方法對t形連接抗拉性能進(jìn)行分析,通過對多個不同尺寸和材料特性的試件進(jìn)行調(diào)查,討論了各參數(shù)對撬力的影響。有限元計算結(jié)果和已有分析方法比較發(fā)現(xiàn),aisc-lrfd方法因忽略了螺栓頭對翼緣抗彎承載力的提高,低估了翼緣剛度較小情況下的撬力。若對aisc-lrfd計算模型中螺栓線處的彎矩不加以限制,其結(jié)果和有限元與試驗吻合良好。

根據(jù)t型連接件模型從理論上推導(dǎo)出影響螺栓撬力的因素,并初步分析各因素對撬力影響的靈敏性。結(jié)合有限元軟件ansys計算出不同構(gòu)造尺寸下t型連接件的撬力與外載拉力的關(guān)系,運用線性回歸方法分析彈性階段撬力與拉力之比與各尺寸之間的關(guān)系,并繪制相應(yīng)曲線,結(jié)合曲線分析各構(gòu)造對螺栓撬力影響的靈敏性。

采用組件法推導(dǎo)了端板螺栓連接初始剛度的計算方法.對螺栓預(yù)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.

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。

根據(jù)t型連接件模型從理論上推導(dǎo)出影響螺栓撬力的因素，并初步分析各因素對撬力影響的靈敏性。結(jié)合有限元軟件ansys計算出不同構(gòu)造尺寸下t型連接件的撬力與外載拉力的關(guān)系，運用線性回歸方法分析彈性階段撬力與拉力之比與各尺寸之間的關(guān)系，并繪制相應(yīng)曲線，結(jié)合曲線分析各構(gòu)造對螺栓撬力影響的靈敏性。

給出了8個梁-柱、梁-梁外伸端板螺栓連接試樣的試驗結(jié)果,其中4個連接件在外伸端板處使用了加勁肋。將低阻力螺栓受拉區(qū)和受壓區(qū)的失效模式進(jìn)行對比,基于整體彎矩-轉(zhuǎn)角曲線和螺栓拉應(yīng)力的發(fā)展對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。試驗主要關(guān)注失效模式、阻力發(fā)展、剛度及扭轉(zhuǎn)能力。將試驗結(jié)果與按照ec3提供的方法得到的分析結(jié)果進(jìn)行對比,評估該分析方法(包括分析外伸端板處使用了加勁肋的連接件)的準(zhǔn)確性。

1新型裝配式梁柱節(jié)點形式參照目前現(xiàn)有的端板螺栓連接形式,提出一種貫穿核心區(qū)高強螺栓的連接形式。相關(guān)研究表明,高強連續(xù)螺旋箍筋可以較好地約束高強混凝土,顯著改善高強混凝土的脆性,提高其變形能力和強度,為高強混凝土應(yīng)用在高層結(jié)構(gòu)中提供可能。且高強連續(xù)螺旋箍筋有1根高強鋼筋通過機械加工,符合裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展理念,因此在梁柱中均采用高強連續(xù)螺旋箍筋。由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有抗裂性好、剛度

研究矩形空心截面外伸端板接頭的屈服機制,認(rèn)為螺栓位于端板的角部。現(xiàn)有規(guī)范沒有針對鋼結(jié)構(gòu)和鋁合金結(jié)構(gòu)中的這類連接節(jié)點給出相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)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。

為研究螺栓群連接構(gòu)件的力學(xué)性能,以某高速列車中較具代表性的螺栓群連接構(gòu)件為研究對象,利用非線性有限元接觸算法和等效外載法施加預(yù)緊力,分別對不同螺栓預(yù)緊力和不同螺栓布置位置情形下的連接構(gòu)件進(jìn)行仿真.通過對孔周應(yīng)力的比較,得出最佳螺栓布置位置和螺栓預(yù)緊力.

梁柱外伸端板連接中螺栓會因撬力作用提早發(fā)生破壞,但目前還有沒有可靠的方法來計算撬力的大小。本文應(yīng)用三維有限元法,對外伸端板連接中受拉側(cè)螺栓拉力和撬力進(jìn)行了研究,給出了節(jié)點彎矩-螺栓拉力曲線、連接面受拉側(cè)撬力分布和變化規(guī)律,并對端板厚度和加勁肋厚度及形狀對螺栓撬力的影響進(jìn)行了比較,比較表明設(shè)置端板加勁肋尤其是加厚、加長的加勁肋,對減小撬力更有效;并對各種螺栓拉力計算理論進(jìn)行了評價。

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?zāi)康?現(xiàn)代各類機械中，廣泛應(yīng)用螺栓進(jìn)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(shù)人員的一個重要課題。本實驗通過對螺栓的受力進(jìn)行測試和分析，要求 達(dá)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(yù)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(yīng)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(jìn)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(shè)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(shè)計值n=535kn。鋼板抗拉強度設(shè)計值f=215n/mm2， 螺栓的強度設(shè)計值為fvb=140n/mm2和fcb=305n/mm2。試設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計值n=450kn，有關(guān)強度設(shè)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(shè)計值。螺栓m20,孔徑 21.5mm,?bv=130n/mm2,?b

根據(jù)h型鋼梁柱外伸端板螺栓連接節(jié)點的簡化力學(xué)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(jìn)行了分析討論。

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(dāng)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(jìn)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(dāng)節(jié)點連接板件的剛度滿足設(shè)計要求時,高強螺栓轉(zhuǎn)動中心位于受壓翼緣附近,壓應(yīng)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(shè)置斜向加勁肋,可以增加外伸端板剛度,減小撬力影響。當(dāng)節(jié)點域不設(shè)置加勁肋時,對柱翼緣設(shè)置背板進(jìn)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(yīng)用提供參考。

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(jìn)行了仿真計算,利用軸向力模擬了螺栓的預(yù)緊力,通過一系列不同的螺栓預(yù)緊力的計算,得到了機匣彎曲剛度與螺栓預(yù)緊力的關(guān)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(fù)雜結(jié)構(gòu)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(yù)緊力受剪螺栓的復(fù)雜應(yīng)力狀況,本文應(yīng)用ansys非線性接觸算法對螺栓連接進(jìn)行了仿真,利用降溫法模擬了螺栓的預(yù)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(gòu)件的螺栓連接剛度計算,得到了構(gòu)件厚度與螺栓連接剛度間的關(guān)系曲線;為復(fù)雜結(jié)構(gòu)中螺栓連接的簡化計算提供了可靠參考依據(jù)。

采用msc.marc有限元軟件建立了分析模型,分析了板件中熱應(yīng)力分布及其隨時間變化對螺栓預(yù)拉力的影響,研究了不同梁高與螺栓數(shù)量的螺栓群承載力變化規(guī)律,并對螺栓群補擰區(qū)域提出了幾點建議。

螺栓連接基本知識