钢筋滚压直螺纹连接的有限元分析.pdf

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1、76低温建筑技术2011年第4期(总第154期)钢筋滚压直螺纹连接的有限元分析张卫东，王振波，安晶。(1．宿迁学院建筑工程系．江苏宿迁223800；2．南京工业大学土木工程学院。南京210009；3．无锡城市职业技术学院建工系，江苏无锡21406)【摘要】钢筋滚压直螺纹连接技术在国内外已经广泛使用，但目前没有国家的行业标准，本文通过对滚压直螺纹连接技术的强度和连接最小螺纹扣数进行了试验研究和有限元分析，给出了比较合适的最小螺纹旋和长度和螺纹扣数(9～l1扣)，为今后该项技术的运用提供参考。【关键词】钢筋；螺纹；扣数；有限元分析【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号

2、】1001—6864(2011)04—0076—03FUrrEELE～Ⅱ￡NTANALYSIS0FREBARSTRⅡ’PDGRIBRoLLGZHANGWei—dong，WANGZhen．bo，ANJing(1．SuqianCollege，JIangsuSuqian223800，China；2．CivilEngineeringCollege，NanjingUniv．ofTech．，Nanjing210009，China；3．Dept．ofConstruction，WuxiCityCollegeofVocationalTechnology；Wuxi214063，China)Abs

3、tract：Thetechnologyofrebarstrippingribrollinghasbeenusedwidelyallovertheworld，butnationalindustrystandardsdonotexist．Throughtheexperimentalstudyandfiniteelementanalysis，thefavorableleastlengthanddebitofscrewthread(9～11)aregiven，itishelpfulfortheuseofthistechnology．Keywords：rebar；screwthread

4、；debit；finiteelementanalysis钢筋滚压直螺纹连接是采用滚压机将钢筋两端直接滚材料非线性，采用通用有限元软件ANSYS进行有限元分析，压出螺纹，再用直螺纹套筒使钢筋连起来的一种先进的机针对有限元模拟过程中出现的问题情况提出以下假定：①械连接技术，国内外有关试验证明，滚压螺纹具有以下优假定螺纹全部为完整螺纹，忽略滚压过程中生成的不完整点：①提高了螺纹表面光洁度；②螺纹表面层硬度比芯部提螺纹；②安全考虑忽略滚压导致钢筋的表面硬化，认为钢筋高30％，疲劳强度提高20％，抗拉强度提高20％，抗剪强度内外材料强度完全相同；③忽略钢筋螺纹及套筒螺纹接触提高20％，

5、保证了螺纹及螺杆的硬度和强度；③齿形表面材面之间的相对滑移，取面面之间的摩擦系数取为最大值质致密，有冷作硬化层，螺纹耐磨性有较大提高，牙底的表0．2；④忽略钢筋螺纹及套筒螺纹接触面之间的连接预紧力，面强度有很大的增加；④操作简单，加工工序少，接头稳定认为受力完全加载于钢筋端面；⑤假定钢筋和套管围殴各可靠，施工便捷，螺纹牙型好，精度高，连接质量可靠稳定。向同性的理想弹塑性体，采用VON—MISES屈服准则。目前，钢筋机械连接技术已经部分取代了传统的焊接1．2有限元模型绑扎工艺，在公路、桥梁、水坝以及大型建筑上得到了广泛基于上述假定，考虑了材料的非线性、采用面一面接触地应用。目前

6、只有企业标准及上级部门的批准使用文件，的方法考虑钢筋螺纹和套管螺纹间的接触，钢筋、钢筋及套国家的行业标准尚未出台，对滚压直螺纹连接技术的强度筒的螺纹参数如下：HRB400的钢筋，M45X4．0螺纹牙型，和连接的最小螺纹扣数等方面的研究还处于依靠试验研究套简直径90mm。的阶段，理论分析方面相对匮乏。为此，本文以钢筋滚压直1．3有限元分析结果螺纹套筒连接接头强度研究为主线，通过有限元分析，对不针对连接螺纹扣数为5⋯7911和l3扣的情况进行了同旋合长度下钢筋连接强度及应变进行分析，获得不同旋三维有限元模拟分析，三维有限元模拟分析结果如下所述。和长度下的钢筋及套筒的应力分布，以此

7、确定最小旋合长从图1可知，5扣螺纹的钢筋滚压螺纹连接，由于拉伸度和合理的螺纹扣数。应力较大而螺纹接触面比较小，因此，螺纹受力很大，应力1三维有限元分析达到392MPa，并且由于应力超过塑性变形条件，导致所有1．1基本假定螺牙发生塑性变形，牙型由正规正三角形变为斜三角形。针对钢筋滚压螺纹钢筋的特点，考虑了接触非线性和同时，套筒与螺纹接触处也产生极限应力，套筒螺牙因参与张卫东等：钢筋滚压直螺纹连接的有限元分析塑性变形导致全螺牙应力增大，而不是部分螺牙应力加大。平均应力在112～163MPa左右，而且应力分布