预应力锚具受力过程的有限元分析及锚圈的尺寸和材料优化

《预应力锚具受力过程的有限元分析及锚圈的尺寸和材料优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、预应力锚具受力过程的有限元分析及锚圈的尺寸和材料优化摘要随着预应力技术在桥梁、建筑、水利工程方面的大量应用，锚具作为保证有效传递预应力的关键部件也得到越来越多的关注。在保证锚固效率的同时，锚具的成本成为人们越来越关注的问题。传统的设计沿用宁大勿小的原则，基于经验进行设计。锚具的受力情况较复杂，目前还很难用理论公式准确地计算出它的应力应变。本文以锚圈为研究对象，通过建立锚具组件的有限元模型，对锚具的受力过程进行分析，校核锚圈的强度，并对锚圈外形尺寸和材料展开优化，最后用物理实验验证。在锚具受力过程的模拟方面，本文以七孔锚具为例，在分析了七孔锚具的工作状况及结构后

2、，对锚圈、夹片及钢绞线的形状进行了简化，采用线性硬化弹塑性材料模型，设置摩擦系数之后，运用有限元分析软件建立数值模型，对七孔锚圈的受力过程进行模拟分析，得到了锚圈在受力过程中的应力应变及位移的分布状态，校核了锚圈强度。在锚圈的尺寸及材料优化问题上，首先，对七孔锚圈的外形尺寸进行了优化，考虑到钢材的规格尺寸及产品机加工的要求，将七孔锚圈按照中135和中126两种尺寸规格分别进行模拟计算，分析同一直径的不同高度锚圈的应力应变的变化随高度的变化趋势，得到较优的高度。第三，对七孔锚圈的两种不同材料及其不同状态的模拟结果进行了比较，得出45钢通过调质处理提高它的屈服强度

3、和断裂强度后，用来替代40Cr是可行的。最后进行了物理实验验证，模拟结果与实验结果比较一致，验证了数值模型的正确性。通过以上研究，本文的结论对锚圈外形尺寸的设计和选用材料提供了理论依据，起到了一定的指导作用。关键词：锚具FEA受力分析数值模型尺寸优化FEAofpre-stressedanchordeviceunderstressanddimensionandmaterialoptimumofanchorheadAbstractAnchoragedeviceisthekeypartfortheeffectivetransferofpre—stress．Withp

4、re—stressedtechniquewidelyusedinbridgeconstruction，architectureandhydraulicengineering，etc．，greatattentionispaidtothemosteconomicdimensionandmaterialcost，underthesafetyofanchoragedevice．Atpresent，conventionaldesignkeeptheprinciplethatbiggerdimensionissafe．Anduntilnow)notheoreticalfo

5、rmulacanbeusedtocalculatethestressandstrainoftheanchorringbecauseofitscomplexity．Basedonthestructureandworkingconditionoftheanchoragedevice，geometriesoftheanchorhead，intermediateplateandpre-stresswireweresimplifiedhereandlinearhardeningelastic—plasticmodelwasused．Afterfrictioncoeffi

6、cientwasset，the7-holeanchoragedeviceunderstresswasanalyzedbyusingFESOftware．Takingaccountofsteeldimensionsandmachiningrequirement，thediameteroftheanchorheadwassetto135mmand126mm，respectively．ComparingthesimulationresultsofthesalTlediameteranchorhead，theoptimumheightoftheanchorheadwa

7、sobtained．Thentheoptimumofmaterialwasfollowed．Bycomparingthesimulationresultsoftwokindsofmaterialsundertheirdifferentstates，modifiedtreatmentof45steelcarlsubstitute40Crtoreducethematerialcost．Atlast，anexperimentalverificationwascarriedout．Theexperimentalresultsandthesimulationresult

8、sarecoincidentwell，