梁柱螺栓连接中接触摩擦机理及有限元分析new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第2期哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Vo1．24No．22OO8年4月JournalofHarbinUniversityofCommerce(NaturalSciencesEdition)Apr．2008梁柱螺栓连接中接触摩擦机理及有限元分析许丕元(沈阳建筑大学土木工程学院，沈阳110168)摘要：研究了钢框架梁柱螺栓连接中的接触摩擦机理以及在节点非线性有限元计算中的应用．采用ANSYS有限元软件，在分析接触摩擦机理的基础上，研究了钢框架梁柱螺栓连接的接触摩擦理论，给出了接触

2、对单元和刚度方程、接触算法和接触摩擦模型，试验结果验证了理论计算的合理性．通过一个算例说明了接触摩擦理论在螺栓连接中的应用．有限元方法是解决梁柱螺栓连接摩擦接触问题的一种有效方法；基于ANSYS软件，采用本方法可很好解决螺栓节点非线性有限元分析中的摩擦接触问题．关键词：螺栓连接，接触摩擦机理，有限元分析，非线性中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1672—0946(2008)02—0237—03Contactfrictionmechanismandfiniteelementanalysisofbeam．to．columnb

3、oltedconnectionsXUPi—yuan(SchoolofConstruction，ShenyangArchitecturalUniversity，Shenyang110168，China)Abstract：Thecontactfrictionmechanismofbeam．to．columnboltedconnectionsinsteel~amesanditsapplicationinfiniteelementanalysisarestudiedinthispaper．Basedonthecontactfrictionm

4、echanism．thecontactfrictiontheoryiSdiscussedbyANSYSsoftware．Thecontactpairelementandstiffnessequation，thecontactarithmeticandthefrictionmodelaregiven、etestresultsvalidatethecalculationmodelreasonable．Anexampleshowsthe印一plicationofthecontactfrictiontheoryinfiniteelement

5、analysisoftheboltedconnections．ItiSconcludedthatthefiniteelementmethodiSanefectivemethodtoresolvethecontactfric·tionproblemofbeam．to．columnboltedconnections．BasedonANSYSsoftware，theproposedmethodsihthispapercanbeusedtoresolvethecontactfrictionprobleminnonlinearfiniteel

6、ementanalysisofbeam．to．columnboltedconnections．Keywords：boltedconnection；contactfriction；finiteelementanalysis；non—linear接触摩擦问题广泛存在于钢结构领域，尤其在学规划法等．在解决接触问题中，有限元法是较为钢框架梁柱螺栓连接中¨’2]．接触是一种高度非线有效的方法．国内外许多学者通过试验研究了螺栓性问题．1882年英国的Hertz提出了弹性接触理连接的接触摩擦问题，分别提出许多简化模型和公论，它只能应用于一些简单、

7、半无限体以及接触状式；也有不少学者通过对螺栓采取不同的假定和单态不复杂的接触问题．20世纪50年代后，随着计元，对螺栓连接中的接触问题进行了有限元分析．算机硬件和软件水平的提高，在接触问题上出现了本文基于ANSYS有限元软件，在分析接触摩擦机几种有效的数值计算方法：有限元法、边界元法、数理的基础上，研究了接触摩擦理论在螺栓连接有限收稿日期：2007—06—18．作者简介：许丕元(1958一)男，工程师，研究方向：结构工程实验维普资讯http://www.cqvip.com哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第24卷元计算的应用．元安全相

8、同．接触对的结点与被覆盖面的实体单元的表面结点位置相同，但编号不同，编号顺序符合1接触摩擦机理右手法则．目标单元和接触单元取相同的实常数编接触问题属于状态非线性问题，接触面的分和号．合随材料、荷载、边界条件而变化，而且大多数接触问题伴