高強(qiáng)度螺栓受拉連接中撬力的有限元模擬

摘 要：螺栓連接受拉時(shí)，如果連接板或多或少會(huì)有些變形，當(dāng)板厚較小而變形較大時(shí)，螺栓收到撬開作用而出現(xiàn)附加撬力和彎曲現(xiàn)象。該文對(duì)這種撬力進(jìn)行了有限元模擬，揭示撬力的分布狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)螺栓 連接 受拉 撬力

中圖分類號(hào)：TU318.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0087-01

1 概述

拉力經(jīng)上翼緣通過高強(qiáng)螺栓傳遞給端板，外伸端板在較大拉力作用下會(huì)發(fā)生一定的彎曲變形，而此時(shí)端板對(duì)于螺栓的作用相當(dāng)于杠桿作用，端板由于彎曲變形的擠壓作用產(chǎn)生接觸力，即撬力（如圖1所示）。由于杠桿作用影響，高強(qiáng)螺栓受到的拉力大于實(shí)際理論計(jì)算值，因此對(duì)外伸端板連接的撬力進(jìn)行深入分析和研究是非常有必要的。

2 有限元模型

本模型取1/2半結(jié)構(gòu)（圖2），底座和蓋板通過螺釘聯(lián)系在一起，底座固定。各部件的材料特性為彈性模量E=210000 MPa，泊松比μ=0.3。各接觸面之間的摩擦系數(shù)為0.15。底座尺寸為320 mm×80 mm×44 mm，兩個(gè)螺栓之間的距離為100 mm。螺釘采用8.8級(jí)M22高強(qiáng)度螺栓。8.8級(jí)M22的高強(qiáng)螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力值為P=150 kN。蓋板的尺寸為400 mm×200 mm×16 mm，T型部分伸出40 mm，寬度為16 mm，螺栓到T板的距離為42 mm。

螺栓和底座建立tie約束，蓋板和底座建立interection接觸，螺栓與蓋板相接觸的面和蓋板上表面建立接觸。

3 分步計(jì)算

分析共分為五個(gè)分析步：

（1）第一個(gè)分析步中，在蓋板的端面上定義臨時(shí)的固支邊界條件，在螺栓上施加很小的預(yù)緊力10N，讓各個(gè)接觸關(guān)系平穩(wěn)地建立起來。

（2）第二個(gè)分析步中，去掉蓋板端面上的固支邊界條件，保持螺栓上的10 N預(yù)緊力不變。

（3）第三個(gè)分析步中，建立預(yù)緊力。……