资源描述：
《铝合金构件螺栓连接承压性能分析与设计方法-张贵祥》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、第26卷第4期桂林工学院学报Vol26No42006年10月JournalofGuilinUniversityofTechnologyOct2006文章编号:1006-544X(2006)04-0501-05铝合金构件螺栓连接承压性能分析与设计方法张贵祥,石永久,王元清,程明(清华大学a土木工程系,b结构工程与振动教育部重点实验室,北京100084)摘要:研究了无预紧力作用时螺栓连接铝合金的孔壁承压性能,利用有限元软件ANSYS进行了参数分析,分析了两种在国内广泛应用的铝合金6061-T6511和5083-H321其端距、螺栓直径以及板厚等对承压性能的影响.随着端距的减
2、小,螺栓连接的破坏模式从承压破坏逐渐变成端部剪切破坏;当螺栓端距e>35d0时,端距的增加对于承压强度的影响已比较小;铝合金板的承压强度与螺栓直径以及板厚大致呈线性关系变化;给出了铝合金螺栓连接在无预紧力并且15e/d04情况下的承压强度公式.关键词:铝合金;螺栓;孔壁承压;参数分析;有限元法;计算公式中图分类号:TU5124026文献标志码:A铝合金具有质量轻、外形美观、耐腐蚀性好、1计算模型的验证分析易于维护等特性,并且其力学性能有很多与钢结构相似,在现代结构设计中铝合金得到越来越广11材料特性[1]泛的应用.由于焊接会显著的降低铝合金母材铝合
3、金作为结构材料与钢材的最大差异就在的强度,并且焊接的检查和修补也比较昂贵,所于其本构关系的非线性,在设计中应该考虑材料以螺栓连接方式在铝合金连接中的应用范围要多的非线性对构件的受力性能的影响.[2]于钢结构.铝合金的应力应变关系用Ramberg-Osgood模螺栓连接设计需要考虑节点的各种可能的破型来描述,模型的表达式n坏形式:螺栓破坏;连接板承压破坏;连接板撕=(/E)+0002(/f02).(1)[3]裂破坏;净截面破坏.本文主要研究铝合金螺其中:n=ln2/ln(f02/f01),f01和f02分别是残余应变[1]栓连接的第2种破坏形式连接板承压破坏.为
4、01%和02%时对应的应力.规范一般都不提连接板的承压破坏主要有两种形态:螺栓从端部供n的值,而只给出f02和E的值.为了进行数值计撕裂和螺栓孔塑性变形被拉长、孔前板件隆起.算,本文应用了Steinhardt的结论来计算n值[5]从钢结构螺栓连接的试验可知,板件的承压强度n=01!f02(MPa).(2)和端距与螺栓孔径的比值e/d0、螺栓直径和连接这一建议很简单,且有一定的准确性和适用板厚度有关.随着端距变大,连接的破坏模式从性,德国规范DIN4113(1975)就是以这一假设[4]端部破坏转为承压破坏.[6]为依据的.本文主要通过有限元方法研究了端距e、螺栓1
5、2模型参数直径d以及连接板厚度t对螺栓连接铝合金板承压本文应用有限元建模分析文献[7]中的试验性能的影响,并提出了铝合金板螺栓连接的承压节点,其中用铝合金板做内连接板,钢板做外板.强度计算公式,验证了规范提供的端距是否满足试件的主要几何参数如表1所示.防止螺栓从端部撕裂而出的要求.收稿日期:2005-12-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578083)作者简介:张贵祥(1981-),男,硕士研究生,研究方向:钢结构.通讯作者:石永久,博士,教授,shiy@jmailtsinghuaeducn502桂林工学院学报20
6、06年取螺栓孔直径比螺栓直径大16mm,螺栓端距取4倍螺栓孔直径.由于该文献中没有给出材料的材性数据,所以材性数据取规范提供的值,如表2所示.采用ftu表示材料的极限抗拉强度.表1试件几何参数Table1Geometricparameterofthesample材料钢板铝合金板螺栓类型A572G505052-H32ASTMA490几何尺寸/mm300!100!19300!100!32d=19表2钢材与铝合金材性数据图2有限元结果与试验结果的比较Table2PropertiesofsteelproductsandaluminiumalloyFig2Finiteeleme
7、ntresultsandexpermientresults材料类型E/MPaf02/MPaftu/MPa伸长率/%钢材A572G5020!1054257530232表3材性数据铝合金5052H327038!1041932227712Table3Valuesofmaterialcharacteristics材料类型E/MPaf01/MPaf02/MPaftu/MPan13有限元计算板5083H32168354124
