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《鋁合金構件螺栓連接承壓性能分析與設計方法-張貴祥》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第26卷第4期桂林工學院學報Vol26No42006年10月JournalofGuilinUniversityofTechnologyOct2006文章編號:1006-544X(2006)04-0501-05鋁合金構件螺栓連接承壓性能分析與設計方法張貴祥,石永久,王元清,程明(清華大學a土木工程系,b結構工程與振動教育部重點實驗室,北京100084)摘要:研究了無預緊力作用時螺栓連接鋁合金的孔壁承壓性能,利用有限元軟件ANSYS進行了參數(shù)分析,分析了兩種在國內廣泛應用的鋁合金6061-T6511和5083-H321其端距、螺栓直徑以及板厚等對承壓性能的影響.隨著端距的減
2、小,螺栓連接的破壞模式從承壓破壞逐漸變成端部剪切破壞;當螺栓端距e>35d0時,端距的增加對于承壓強度的影響已比較小;鋁合金板的承壓強度與螺栓直徑以及板厚大致呈線性關系變化;給出了鋁合金螺栓連接在無預緊力并且15e/d04情況下的承壓強度公式.關鍵詞:鋁合金;螺栓;孔壁承壓;參數(shù)分析;有限元法;計算公式中圖分類號:TU5124026文獻標志碼:A鋁合金具有質量輕、外形美觀、耐腐蝕性好、1計算模型的驗證分析易于維護等特性,并且其力學性能有很多與鋼結構相似,在現(xiàn)代結構設計中鋁合金得到越來越廣11材料特性[1]泛的應用.由于焊接會顯著的降低鋁合金母材鋁合
3、金作為結構材料與鋼材的最大差異就在的強度,并且焊接的檢查和修補也比較昂貴,所于其本構關系的非線性,在設計中應該考慮材料以螺栓連接方式在鋁合金連接中的應用范圍要多的非線性對構件的受力性能的影響.[2]于鋼結構.鋁合金的應力應變關系用Ramberg-Osgood模螺栓連接設計需要考慮節(jié)點的各種可能的破型來描述,模型的表達式n壞形式:螺栓破壞;連接板承壓破壞;連接板撕=(/E)+0002(/f02).(1)[3]裂破壞;凈截面破壞.本文主要研究鋁合金螺其中:n=ln2/ln(f02/f01),f01和f02分別是殘余應變[1]栓連接的第2種破壞形式連接板承壓破壞.為
4、01%和02%時對應的應力.規(guī)范一般都不提連接板的承壓破壞主要有兩種形態(tài):螺栓從端部供n的值,而只給出f02和E的值.為了進行數(shù)值計撕裂和螺栓孔塑性變形被拉長、孔前板件隆起.算,本文應用了Steinhardt的結論來計算n值[5]從鋼結構螺栓連接的試驗可知,板件的承壓強度n=01!f02(MPa).(2)和端距與螺栓孔徑的比值e/d0、螺栓直徑和連接這一建議很簡單,且有一定的準確性和適用板厚度有關.隨著端距變大,連接的破壞模式從性,德國規(guī)范DIN4113(1975)就是以這一假設[4]端部破壞轉為承壓破壞.[6]為依據(jù)的.本文主要通過有限元方法研究了端距e、螺栓1
5、2模型參數(shù)直徑d以及連接板厚度t對螺栓連接鋁合金板承壓本文應用有限元建模分析文獻[7]中的試驗性能的影響,并提出了鋁合金板螺栓連接的承壓節(jié)點,其中用鋁合金板做內連接板,鋼板做外板.強度計算公式,驗證了規(guī)范提供的端距是否滿足試件的主要幾何參數(shù)如表1所示.防止螺栓從端部撕裂而出的要求.收稿日期:2005-12-05基金項目:國家自然科學基金資助項目(50578083)作者簡介:張貴祥(1981-),男,碩士研究生,研究方向:鋼結構.通訊作者:石永久,博士,教授,shiy@jmailtsinghuaeducn502桂林工學院學報20
6、06年取螺栓孔直徑比螺栓直徑大16mm,螺栓端距取4倍螺栓孔直徑.由于該文獻中沒有給出材料的材性數(shù)據(jù),所以材性數(shù)據(jù)取規(guī)范提供的值,如表2所示.采用ftu表示材料的極限抗拉強度.表1試件幾何參數(shù)Table1Geometricparameterofthesample材料鋼板鋁合金板螺栓類型A572G505052-H32ASTMA490幾何尺寸/mm300!100!19300!100!32d=19表2鋼材與鋁合金材性數(shù)據(jù)圖2有限元結果與試驗結果的比較Table2PropertiesofsteelproductsandaluminiumalloyFig2Finiteeleme
7、ntresultsandexpermientresults材料類型E/MPaf02/MPaftu/MPa伸長率/%鋼材A572G5020!1054257530232表3材性數(shù)據(jù)鋁合金5052H327038!1041932227712Table3Valuesofmaterialcharacteristics材料類型E/MPaf01/MPaf02/MPaftu/MPan13有限元計算板5083H32168354124
