刘文渊 冷 捷 邓泽鹏 段文峰

(1:南京理工大学泰州科技学院,泰州 225300; 2:吉林建筑大学土木工程学院,长春 130118)

钢结构以其高强轻质、抗震性能好、施工速度快、工业化程度高及可回收利用等特点,在国内为越来越多人所接受.钢结构构件连接用的高强度螺栓的应用十分广泛,而且很多连接节点设计比较复杂.使用这些连接节点前总需要进行大量的试验研究.但试验研究周期长、经费投资多,而且有时还受加载设备影响而难以进行.越来越多的研究人员把目光投向高精度有限元数值模拟,这种方法便捷省时、投入低、易实现.

1 文献[1]中试件描述

文献[1]对摩擦型高强螺栓连接性能进行了试验研究,试验设计的试件几何尺寸如图1所示.其中盖板实际厚度7.2mm(设计值8mm),连接板件厚度15.9mm(设计值16mm).试验用板材为Q235B,螺栓采用10.9级M20大六角头高强度螺栓,预拉力施加155kN(仅对文中试件S1进行研究).板件屈服强度256.6N/mm2,抗拉强度406.6N/mm2;高强度螺栓的屈服强度940N/mm2,抗拉强度1 040N/mm2.

图1 高强度螺栓连接试件(单位:mm)

2 有限元模型

(1) 几何模型建立. 高强度螺栓连接的有限元几何模型建立时,可根据对称性原则对图1所示构件作简化,取1/2或1/4模型.采用如图2所示的1/2模型分析.按板材实际尺寸建立几何模型,盖板7.2mm,连接板15.9mm.螺母和螺栓头均为大六角头,但大六角头与板件间实际接触部分为圆形(建模时螺母和螺栓头圆柱体建),圆环外径dw=31.4mm;螺母和螺栓头厚度按实际尺寸19.5mm，12.5mm[2-3].螺栓杆直径按公称直径d=20mm.不考虑滑牙认为螺……