(硕士论文)高强度螺栓抗拉连接的仿真及实验研究.pdf

摘要比分析。随后对高强度螺栓抗拉连接的三类极限状态,以及各状态的主要内力计高强度螺栓连接是现代钢结构中最常用的连接方式,它具有质量稳定安全高效的特点。在现代设计理论中除研究结构构件和体系的力学行为外,另一个重要的方面就是节点的力学性能。节点的力学性能与计算理论假设相符程度直接影响到计算结果的准确性。高强度螺栓连接的力学性能研究是通过实验分析获得的,但实验手段也有其局限性。本文通过运用有限元法模拟计算分析高强度螺栓抗拉连接的力学性能,并与实验结果相对比。本文首先对目前高强度螺栓抗拉连接的研究成果、连接的特点及撬力问题进行了阐述。对我国和国外规范中有关高强度螺栓连接的计算方法和规定进行了对算方法进行了推导和说明。模拟高强度螺栓抗拉连按的受力过程包含了一系列复杂的非线性问题,其中包括了接触非线性、材料非线性和几何大变形的问题。为提高分析的准确性本文对连接的主要构件高强度螺栓和连接翼缘板的材料模型分别取用双线性和多线性自然应力应变关系。分析选用大型通用有限元程序擞闷淝看蟮姆窍咝约算能力和丰富的特殊单元解决了分析过程中翼缘板与假设刚性面的接触问题,还有高强度螺栓连接的预拉力模拟问题。文章就连接翼缘板刚度的变化和设置加劲肋等构造措施对连接的高强度螺栓内力、翼缘板问的接触压力、撬力和节点刚度的影响进行了对比分析,并对有限元的计算结果进行了多项式拟合。对所划分的三种极限承载状态所设置的模型对比分析了连接内力的变化规律。撬力随外加荷载变化的规律复杂,而且撬力的变化规律受节点刚度的大小和是否设置加劲肋的影响较大。根据计算结果,讨论了高强度螺栓连接计算中螺栓抗拉限制值分别取为只耜只时连接内力状态的差别。为检验有限元模拟计算结果及其计算过程中采用的部分假设的有效性,作者在研究粱柱高强度螺栓连接节点刚度的实验中,通过自行设计压力传感器测定高强度螺栓轴力的变化规律,并将实验数据和有限元计算数据对比分析。对比结果理想,证明在合理的假设下,对于钢结构这类较为符合理论假设的材料,采用有限元法模拟计算钢结构的相关问题是非常有效的手段。关键词:高强度螺栓抗拉连接,撬力,自然应变,接触非线性,材料非线性,有限元方法,重庆大学硕士学位论文中文摘要
幽琖出出產,琣..’.,重庆大学硕士论文英文摘要,鑤,,瓵.—.,篽,,/
△髀引言高强度螺栓连接的抗拉性能和板保持弹性,在ψ饔孟拢菟ㄓ氚宓谋湫瘟扛子Ω孟嗟取S捎钢结构近几年在全国发展势头强劲,钢结构建筑以其适应造型复杂的建筑设计要求、施工的便捷和建设周期短等特点在建筑市场上成为关注的焦点。钢结构的体系计算已是较为成熟的理论。理论中关注的重点是结构体系中梁、柱的受压稳定性问题。在结构和构件稳定性问题方面国内外学术界研究已取得了骄人的成果,目前研究正朝弹塑性稳定方向进一步深入发展。稳定问题是一个较为复杂的问题,我们从实际运用和计算理论的结合处考察不难发现节点的受力性能是另一个关键性问题。节点受力性能是构件约束条件的重要保证,而约束条件则是构件稳定分析中的基本条件。一位研究钢结构的前辈曾经说过“约束等于刚度”,我们可以体会出约束对于稳定问题的重要性。本文关注抗拉螺栓连接的受力性能问题,并进行了分析研究。螺栓连接是钢结构中常用的节点形式,其中抗拉螺栓连接的受力性能较为特殊。其特殊性在于抗拉螺栓连接产生的撬力问题。撬开作用会削弱节点的极限承载力及疲劳强度,影响螺栓的工作性能。撬力的不利影响在设计时应该考虑。普通螺栓过去采用容许应力设计法。对鸥种瞥傻钠胀菟ǎ估菪碛αθ∥号钢构件的倍,也就是考虑了相当予的撬力。最新修订的《钢结构设计规范》娑ǎ芾吹母咔慷嚷菟ǎ宦凼浅醒剐突故悄Σ列停其承载力设计值均取为#郧肆Φ募扑阄醋鞴娑ā高强度螺栓在承受荷载前已经有很高的预拉力,在施加外力以前,高强度螺栓的预拉力S氚寮浣哟チ是相等的。当施加荷载搅影宓耐獗砻媸保螺检会伸长,面经预压的板逐渐恢复到原来的厚度。如果板件的膨胀量不超过原有的收缩量,则连接板件间仍然保持有若干接触压力。在这种情况下,预拉力增加了△寮浣哟パ沽减少了,即此时的夕卜拉力△。假定螺栓痥。魇痥,式中!分别为连接板和高强度螺栓的刚度。重庆大学硕士论文.,‘
们%上:墨”鱌夸。挑每只撬力的作用叶当外荷载增加到刚好使接触压力消失时,△R蛭狢,此时:可以推出螺栓总拉力:此时应有逋耆煽:螅咔慷孺兴ǖ氖芰η榭鼍秃兔挥惺┘庸拉力的普通螺栓~样】。实际工程中瘟拥亩税逶诔惺芾时会产生弯曲变形。以对称瘟接为例.⑼.,因为连接对称,两侧的高强度螺栓所受的拉力相等,连接上的外加荷载会减少土右碓岛偷装逯涞慕哟パ沽ΑS捎诹影宓耐淝变形,在瘟右碓蛋宓耐庠到ú郊恿Γ烁郊恿辞肆ΑG肆υ黾恿丝拉连接中高强度螺栓所承受的拉力,直接影响高强度螺栓的工作性能。撬开作用受翼缘和紧固件的刚性性质影响,如果瘟又械囊碓涤凶愎桓性