张平　陆志杰（河北大学建筑工程学院，河北　保定　071000）



钢拉杆三角形和梯形螺纹螺牙受力分析★

张平陆志杰
（河北大学建筑工程学院，河北保定071000）

摘要：分析了传统钢拉杆螺纹强度计算中存在的问题，以某钢拉杆梯形螺纹和三角形螺纹为例，建立了有限元模型，并对螺纹根部受力进行了研究，探讨了其失效机理，结果表明用ANSYS建立的螺纹牙模型变形较小，应力分析更加精确，符合实际受力情况。关键词：钢拉杆，螺纹牙，有限元模型，等效应力

★：河北大学研究生创新项目“钢拉杆三角螺纹和梯形螺纹强度计算研究”（项目编号：X2015087）

1　存在的问题

目前，螺纹连接可以采用普通螺纹、梯形、矩形、锯齿形等四种形式，其中普通螺纹使用较为普遍，在工业生产中计算钢拉杆螺纹牙型强度时通常采用国内传统螺纹强度计算方法（机械设计手册）。校核方法为：把螺纹牙展成一根悬臂梁的形式，见图1，其中设轴向应力为F，相旋合螺纹圈数为z。

图1　螺纹牙受力图

其中，［τ］为许用切应力，MPa；［σ］b为许用弯曲应力，MPa。

钱学毅［3］通过对螺纹牙（Tr48×12—8，Tr44×12—8和B40× 7等）的有限元受力分析对理论计算方法提出3个问题：1）从模型上看，将螺旋形状的螺纹牙力学模型简化成长度远大于横截面尺寸的悬臂梁模型与实际情况差别较大，由此而导出的弯曲强度条件与实际情况差别较大；2）展开成悬臂梁的力学模型应力的分布规律较之实际的螺旋形模型也不相同；3）没有考虑剪切对弯曲正应力的影响。事实上，螺纹牙根是处于非杆件复杂应力状态，不应该再用材料力学的理论进行分析计算。……