网架结构螺栓球节点中M39高强度螺栓变幅疲劳性能试验
2021-12-02冯徐泽雷宏刚
科学技术与工程 2021年33期
冯徐泽,雷宏刚,杨 旭
(太原理工大学土木工程学院,太原 030024)
作为一种受力良好的结构体系,网架结构具有用钢量少、刚度大、抗震性好等优势,在工业建筑领域应用极为广泛[1]。而节点作为网架结构设计过程中的薄弱环节,其合理性与安全性对结构的性能至关重要。其中螺栓球节点凭借施工便捷、装卸迅速、连接可靠等优点已成为网架结构首选的连接形式。网架结构通常会设置悬挂吊车,起吊过程的往复运动会对网架结构产生随机交变荷载,引起螺栓球节点的疲劳问题[2],疲劳破坏没有明显征兆,一旦断裂往往会造成严重事故。由于疲劳寿命的离散性大、影响因素多,只依据理论分析和有限元模拟与实际构件的疲劳性能有一定偏差,所以研究疲劳最有效的方法是进行疲劳试验[3]。
近年来,许多学者对于常用的高强度螺栓的疲劳问题进行了试验研究。其中杨旭等[4-5]基于常幅疲劳试验,获得了32组M20和M30高强螺栓疲劳破坏数据,与中国已有的疲劳试验结果对比分析,给出了常幅疲劳的应力-寿命(S-N)曲线,通过疲劳断口的金相分析,阐述了疲劳破坏特征。邱斌等[6]考虑了螺栓假拧对疲劳性能的影响,通过疲劳试验建立了相关疲劳计算方法。文献[7-8]完成了M20、M24以及M39等一系列高强度螺栓的常幅疲劳试验,拟合出S-N曲线并给出疲劳寿命的表达式,基于Abaqus讨论了螺纹种类、螺栓直径以及螺纹牙底形状等对高强度螺栓应力集中系数K的影响。焦晋峰等[9]针对销铰连接节点,进行了销铰连接的M36高强螺栓常幅疲劳试验,揭示疲劳破坏机理。……
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